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热处理对P 、B 微合金化GH4169合金组织与蠕变性能的影响田淞文1, 王 欣2, 刘丽荣2, 田素贵2*（1．沈阳三迪度维科技开发有限公司，沈阳 110270；2．沈阳工业大学 材料科学与工程学院，沈阳 110870）1¯111¯1011¯1摘要：通过对锻造态GH4169合金进行短期时效处理、常规热处理和长期时效处理、蠕变性能测试及组织观察，研究了热处理制度对组织与蠕变性能的影响。
结果表明：锻造态合金经短期时效处理、常规热处理及长期时效处理后，其组织结构由γ、γ′、γ"、针状δ-Ni 3Nb 相和粒状（Nb,Ti ）C 、M 23C 6碳化物组成；其中，（Nb,Ti ）C 中富含P ，而贫Cr 、Mo 。
特别是短期时效处理合金的晶界无析出相，而长期时效处理合金中针状δ相沿晶界析出，随 δ 相数量及尺寸增加，合金中γ、γ′、γ"相的晶格常数略有减小，各相间的错配度减小，但γ′/γ"两相间的错配度增加至δγ′/γ′′=0.233%；在长期时效态合金中，δ与γ相之间的晶体学关系为（200）γ//（110）δ和[011]γ//[001]δ，其中，δ相的（020）δ面与γ相的 （） γ面、δ相的（）δ 面与γ相的（）面保持共格界面；与长期时效态合金相比较，时效处理态和常规热处理态合金有较好的蠕变抗力，其中，蠕变期间在长期时效态合金中的针状δ相处易产生应力集中，促使沿垂直于应力轴方向发生裂纹的萌生与扩展，可大幅度降低合金的蠕变寿命。
关键词：微合金化GH4169合金；热处理；组织结构；析出相；晶格常数；蠕变性能doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000117中图分类号：TG146. 1 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)02-0025-08Influence of heat treatment regimes on microstructure and creep property of GH4169 alloy microalloyed by P ，BTIAN Songwen 1, WANG Xin 2, LIU Lirong 2, TIAN Sugui2*（1. Shenyang 3D-Dowell Science & Technology Co.， Ltd. Shenyang 110270，China ；2. School of Materials Science andEngineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870，China ）1¯101¯1111¯1Abstract: By means of short-term aged treated （STA ）, standard heat treated （ST ）, long-term aged treated （LTA ） and microstructure observation, the effect of heat treatment regimes on microstructure of forged GH4169 alloy is investigated. The results show that after short-term aged treated, standard heat treated and long-term aged treated, the microstructure of forged GH4169 alloy consists of γ, γ′, γ", needle-like δ-Ni 3Nb phase and particle-like （Nb,Ti ）C, M 23C 6 carbides, therein, the P element is enriched in （Nb,Ti ）C phase in which the elements Cr and Mo is poor. And after STA treated, no precipitated phases are identified in the boundary regions. After standard heat treated （ST ） and long-term aged treated （LTA ）, there are needle-like δ phase precipitated along the grain boundaries, and the quantity and size of the one increase as the aged time prolongs. After LTA treated, the parameters of γ、γ′ and γ" phases in the alloy diminishes slightly, so that the misfits between the phases in alloy are diminished to δγ/γ′=0.361% and δγ/γ′′= 0.128% respectively, and the misfit between γ′ and γ" phases increases to δγ′/γ′′= 0.233%. And after LTA treated,the crystallography relation between the δ and γ matrix in the alloy is maintained to be （200）γ//（110）δ and [011]γ//[001]δ, therein,the （020）δ， （）δ planes of needle-like δ-Ni 3Nb phase and （） γ， （） planes of γ matrix keep an coherent interface respectively. Compared to the LTA alloy, the STA and ST alloys display a better creep resistance. Therein, a large number of needle-like δ phase is precipitated in the LTA alloy along the boundary, which is easily to produce the stress concentration during creep, so2023 年第 43 卷航 空 材 料 学 报2023，Vol. 43第 2 期第 25 – 32 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALSNo.2 pp.25 – 32that the cracks are easily initiated and propagated along the direction vertical to the stress axis. This is considered to be the main reason of the LTA alloy having a lower creep lifetime.Key words: microalloyed GH4169 alloy ；heat treatment；microstructure；precipitated phases；parameters；creep property.GH4169合金是一种在650 ℃以下能稳定工作，且具有较高屈服强度的镍基高温合金[1-2]，可用于制作航空发动机中涡轮盘、叶片、高温紧固件等热端部件，其中，γ′、γ″相是合金的强化相[3]。
δ相对GH4169合金高温变形及再结晶行为的影响共3篇δ相对GH4169合金高温变形及再结晶行为的影响1δ相对GH4169合金高温变形及再结晶行为的影响随着工业技术的不断发展，合金钢材的应用范围也越来越广泛，其中GH4169合金作为一种重要的高温合金，在航空航天、核工业、化工等领域得到了广泛的应用。
在高温工作环境下，GH4169合金易受到热应力、热腐蚀以及高温变形等因素的影响，因此对于GH4169合金的高温变形及再结晶行为的研究，既有明确实际应用的重要性，也有理论研究的必要性。
GH4169合金中存在具有独特晶体形态结构的δ相，该相的存在与合金的高温性能有着密切的关系。
实验表明，δ相的存在能够提高合金的高温力学性能，因此，应用GH4169合金时应特别关注其δ相的特性与分布情况。
高温变形是指材料在高温下受到外力的作用而引起形变的现象。
高温变形涉及到材料内部晶体结构及其变化特性，而GH4169合金在高温下的变形行为受到许多因素的影响。
其中，δ相的分布和特性是影响GH4169合金在高温下变形行为的关键因素之一。
实验表明，随着δ相含量的增加，GH4169合金的流动应力显著提高，显示出更好的抗高温变形的能力。
同时，在高温下，GH4169合金的变形行为受温度、变形速率、应变等因素的影响较大，因此需要综合考虑多种因素的影响，才能准确预测材料的高温变形行为。
当GH4169合金在高温下受到外力作用时，表面会出现塑性变形带，材料会出现晶体结构变化。
在一定温度范围内，GH4169合金的再结晶行为表现出非常明显的观察结果。
晶体再结晶是指材料在变形后至少有一部分晶体重新长大，而形成新的晶界与原有晶界不同的晶体结构，进而消除了初始的形变带。
实验结果表明，GH4169合金的塑性变形和再结晶行为分别受到温度、应变速率以及δ相的含量与分布等诸多因素的影响。
总之，GH4169合金的高温变形与再结晶行为是个综合性的问题，涉及到多个因素的影响。
gh4169合金铸态组织特征及均匀化处理工艺gh4169合金是一种镍基高温合金，具有优异的高温性能和抗氧化腐蚀性能。
它广泛应用于航空航天、石油化工、核工业等领域。
在铸造过程中，gh4169合金的组织特征对其性能影响巨大。
为了进一步提高合金的性能，常常需要进行均匀化处理。
本文将详细介绍gh4169合金的铸态组织特征以及均匀化处理工艺。
gh4169合金的铸态组织特征主要包括γ晶粒、γ'相、γ''相和析出物。
γ晶粒是合金的主要组织，具有面心立方结构。
γ'相是合金的强化相，具有面心立方结构。
在高温下，γ晶粒中会细化析出γ'相，从而提高合金的强度和耐腐蚀性能。
γ''相是一种刃的奥氏体相，可以在高温下析出，减少合金的称谓力。
gh4169合金的铸态组织通常具有较大的晶粒尺寸和不均匀的分布。
这是由于合金的高熔点和高黏度导致熔体流动性能差，以及冷却速率的不均匀性所致。
同时，在浇注过程中可能存在的气孔、夹杂物等缺陷也会对合金的组织产生影响。
这些不理想的组织特征会降低合金的力学性能和热稳定性能。
为了改善gh4169合金的组织特征，常常采用均匀化处理。
均匀化处理是通过热处理过程中的固溶和沉淀反应，使合金的组织均匀化。
具体步骤包括固溶退火和时效处理。
固溶退火是将gh4169合金加热到固溶温度，持温一段时间后快速冷却至室温。
固溶退火可以溶解合金中的γ'相，使合金的组织变为单一的γ相。
固溶温度通常为1000-1150摄氏度，持温时间根据合金的厚度和尺寸可以在30分钟至4小时之间。
快速冷却可以防止γ'相重新析出。
时效处理是在固溶退火后，将合金加热到一定温度持续一段时间。
时效处理的目的是使合金中的γ'相回归到固溶态，均匀分布在γ相中。
时效处理温度通常为750-900摄氏度，持温时间为2-16小时。
时效处理后的合金具有较细小、均匀的γ'相沉淀，提高了合金的强度和耐腐蚀性能。
GH4169合金中δ相析出及其对冲击性能影响研究代朋超;王资兴;马天军【摘要】采用热力计算手段,研究了Nb、Ti两个元素对GH4169合金中δ相析出的影响.结果表明,随着Nb含量增加,δ相全溶温度提高,析出量增加;而Ti元素影响作用与Nb元素正好相反.试验研究了不同固溶温度对于合金冲击性能影响,结果表明,固溶温度越高,合金冲击性能越好.这些试验数据的积累为GH4169合金强韧性实现提供指导.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】5页(P41-44,49)【关键词】GH4169合金;δ相;冲击性能【作者】代朋超;王资兴;马天军【作者单位】宝山钢铁股份有限公司中央研究院,上海201900;宝山钢铁股份有限公司中央研究院,上海201900;宝山钢铁股份有限公司中央研究院,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG113.253GH4169合金是一种时效强化型镍基变形高温合金,通过加入Nb、Ti、Al等合金化元素,在基体中析出体心四方结构的γ″(Ni3NbTi)和面心立方结构的γ′(Ni3AlTi)两种相进行二次强化[1-2]。
该合金以其良好的高温强度、抗疲劳蠕变性能、优异的热成型性和焊接性能,广泛应用于航空航天发动机、电站能源领域重型燃机、核电及油气开采等领域[3]。
由于使用工况不同,不同领域用GH4169合金的性能要求有所不同(见表1)[4]。
其中,航天用GH4169合金不仅要求低温强度、高温强度,还要求冲击韧性。
众所周知,强度和韧性是一对相矛盾的性能指标,因此,要同时保证强度和韧性性能,对合金组织控制提出了更高的要求。
表1 不同领域用GH4169棒材主要力学性能要求Table 1 Mechanical property requirements for GH4169 bar used in different areas应用领域低温性能室温性能高温性能冲击性能航空√√航天√√√√油气√√相关研究结果表明[5-6],δ相含量、形貌和分布对于合金强韧性有重要影响。
兰涛1,2,郭维华1,2,梁刚1,2,向冲1,2,熊建坤2,徐健2,曾成2,连漪1,2,田蜜洋1,2,李翠芹1,2,林书祺1,2,雷艺2(1.清洁高效透平动力装备全国重点实验室,四川德阳,618000;2.东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:文章对固溶态GH4169合金进行了不同条件的热处理(二次固溶,固溶+时效,二次固溶+时效),主要研究了固溶对合金晶粒度、显微组织和力学性能的影响。
结果表明:所有热处理状态的GH4169合金金相组织均为等轴奥氏体,且晶粒度均为8级;固溶后进行时效的合金硬度和强度最高,然而在二次固溶后进行时效的合金性能有所降低,这归因于延长固溶时间促使了δ相在γ晶界处连续生长。
关键词:固溶,强度,析出,高温合金,晶界,δ相中图分类号:TG166文献标识码:A文章编号:1674-9987(2023)04-0065-03 Effect of Solid Solution on Properties of Standard GH4169SuperalloyLAN Tao1,2,GUO Weihua1,2,LIANG Gang1,2,XIANG Chong1,2,XIONG Jiankun2,Xu Jian2, ZENG Chen2,LIAN Yi1,2,TIAN Miyang1,2,LI Cuiqin1,2,LIN Shuqi1,LEI Yi2(1.State Key Laboratory of clean and Efficient Turbomachiney power Equipment,Deyang Sichuan,618000,2.Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)Abstract:In this paper,the solid solution GH4169alloy was heat treated under different conditions(secondary solid solution,solid solution+aging,secondary solid solution+aging),and the effect of the solid solution on the grain size,microstructure and properties of the alloy was investigated.The results show that the metallographic structure of all GH4169alloys was equiaxial austenite with the grain size of8;the hardness and strength of the alloy that was aged after solid solution both was the highest,while there was a slight decrease when it was aged after the second solid solution.That could be attributed to the extended solution time, which promoted the continuously growth ofδphase at the boundary ofγphase.Key words:solution,strength,precipitate,superalloy,grain boundary,δphase第一作者简介:兰涛(1995-),男,硕士研究生,助理工程师,毕业于西安理工大学材料工程专业,主要从事汽轮机金属材料热处理技术研究及评价工作。
δ相对GH4169合金热变形行为的影响韦家虎;董建新;喻健;姚志浩;付书红【摘要】In order to reveal the influent of δ phase on the hot deformation behavior of GH4169 alloy, various δ phase sizes and distribution, obtained by the different heat treatment,were investigated. Then, those different samples were hot deformed at 980X1 using Gleeble-1500 hot compression testing machine. The effect of pre-precipitatcd δ phase on hot deformation mechanism and microstructure after deformation of GH4169 alloy was systematically studied. The results show that the amount and distribution of δ phase significantly affect microstructure evolution and recrystallization behavior during hot deformation. The amount of 5 phase increases, the stress of deformation reduce. Besides,δ phase promotes the nucleati on and growth of recrystallization grains, especially δ precipitation in grain boundary. Furthermore, hot deformation accelerates the dissolution of pre-precipitated 8 phase during deformation at 980℃.%对GH4169合金进行四种不同工艺的热处理以得到不同的δ相析出状态,采用Gleeble-1500试验机在980℃下测试合金热变形特性.结果表明,GH4169合金经不同热处理后可获得不同初始状态的δ相含量及分布状态,合金中δ相的增加将降低合金变形抗力;δ相的存在促进变形合金再结晶形核和长大;晶界δ相的存在有利于热变形过程中的再结晶,而晶内δ相则阻碍形核过程;预先析出的δ相在变形过程中发生溶解.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】6页(P72-77)【关键词】GH4169;热处理;δ相;热变形【作者】韦家虎;董建新;喻健;姚志浩;付书红【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京航空材料研究院,北京100095;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京航空材料研究院,北京100095;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【中图分类】V223;V215.5GH4169合金是一种镍基高温合金，它在高温条件下具有强度高，抗氧化、抗辐照、热加工性能和焊接性能好的特点，又不含稀缺资源Co，相比其他高温合金如GH738合金等，在650℃使用温度下，具有较佳的使用性能，因而成为航空、航天及核能、石油领域等用量最大的变形高温合金之一［1～5］。
gh4169热处理工艺gh4169是一种高温合金材料，具有优异的高温耐蚀性、高强度和高温稳定性等特点，在航空、航天、能源等领域得到广泛应用。
然而，gh4169的性能和使用寿命与其热处理工艺密切相关。
本文将从gh4169的热处理工艺入手，探讨如何优化gh4169的性能和延长其使用寿命。
一、gh4169的热处理工艺gh4169的热处理工艺包括固溶处理、时效处理和再固溶处理三个步骤。
1. 固溶处理gh4169的固溶处理温度为980℃~1000℃，保温时间为1~2小时，冷却方式为水冷或空冷。
固溶处理的目的是将合金中的固溶体和析出相进行均匀分布，消除合金中的过饱和固溶体和析出相，提高合金的强度和韧性。
2. 时效处理gh4169的时效处理温度为720℃~750℃，保温时间为8~20小时，冷却方式为空冷。
时效处理的目的是在固溶处理的基础上，使合金中的析出相进一步细化和稳定，提高合金的强度和耐蚀性。
3. 再固溶处理gh4169的再固溶处理温度为980℃~1000℃，保温时间为1~2小时，冷却方式为水冷或空冷。
再固溶处理的目的是消除时效处理过程中产生的残余应力和变形，提高合金的耐蚀性和韧性。
二、gh4169热处理工艺的影响因素gh4169的热处理工艺受到多种因素的影响，包括固溶处理温度、保温时间、冷却方式、时效处理温度、保温时间、再固溶处理温度和保温时间等。
1. 固溶处理温度固溶处理温度对gh4169的性能影响较大，温度过高容易引起合金的晶粒长大和过度溶解，导致合金的强度和韧性下降；温度过低则会影响固溶体和析出相的分布均匀性，降低合金的性能。
因此，固溶处理温度应根据合金的具体成分和要求进行选择。
2. 保温时间保温时间是指将合金加热到固溶处理温度后，保持一定时间使合金中的固溶体和析出相达到均匀分布的时间。
保温时间过短会导致合金中固溶体和析出相分布不均匀，影响合金的性能；保温时间过长则会使析出相过多，导致合金的强度和韧性下降。
2023 年第 43 卷航 空 材 料 学 报2023，Vol. 43第 2 期第 33 – 41 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS No.2 pp.33 – 41冷轧变形量和热处理状态对GH4169合金板材组织及硬度的影响田 伟1*, 伏 宇1, 刘砚飞1, 何爱杰1, 钟 燕1, 石照夏2（1．中国航发四川燃气涡轮研究院, 成都 610500；2．钢铁研究总院, 北京 100081）摘要：对GH4169合金开展不同变形量的冷轧和热处理实验，分析不同冷轧变形量和随后的不同热处理状态对板材显微组织及硬度的影响。
不同冷轧变形量研究结果表明：随着变形量的增加，冷轧板材中的位错密度升高并形成滑移带，织构组织逐渐增强，退火孪晶界逐渐消失，板材硬度随之增大。
不同热处理状态研究分析表明：980 ℃×10 min固溶处理后，变形量小于20%时，板材中仍残留有变形晶粒和位错，随着变形量增加再结晶逐渐发生，晶粒度尺寸逐渐细化，板材硬度随变形量的增加而升高；变形量达到25%以上时，固溶态板材可完成再结晶，变形晶粒和冷作硬化基本消除，板材的硬度降低至未变形的水平并且不随变形量增加而改变；时效热处理后板材中析出γ''和γ'强化相，板材硬度显著高于冷轧态和固溶处理态且硬度基本不受冷轧变形量的影响；GH4169合金在980 ℃下固溶处理而发生再结晶的冷轧变形量门槛值处于5%～10%范围内，完全再结晶的冷轧变形量门槛值为25%左右。
综合考虑实际生产情况，GH4169合金板材优化的制备工艺为冷轧变形量大于25%，相应的固溶处理制度宜选择为980 ℃×10 min。
关键词：GH4169合金；冷轧板材；热处理状态；硬度；再结晶；显微组织doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000070中图分类号：TG132.3;TG156 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)02-0033-09Effect of cold rolling deformation and heat treatment on microstructure andhardness of GH4169 alloy plateTIAN Wei1*, FU Yu1, LIU Yanfei1, HE Aijie1, ZHONG Yan1, SHI Zhaoxia2（1. AECC Sichuan Gas Turbine Establishment，Chengdu 610500, China；2. Central Iron and Steel Research Institute， Beijing 100081, China）Abstract: Cold rolling and heat treatment experiments of GH4169 alloy with different deformation were carried out. Effect of different cold rolling deformation and heat treatment state on microstructure and hardness of plate was analyzed. Cold rolling experimental results show that dislocation density is increased, dislocations are cross slipped, deformation texture are enhanced, twins boundaries are decreased and hardness is improved with the increasing of deformation. Different heat treatment experimental results show that when the cold rolling deformation within 0%-20%, after 980 ℃×10 min solution treatment, the recrystallization is incepted, grains are refined, deformed grains and dislocation are remained in the plate. When the deformation within 0%-20%, deformed grains are remained and recrystallized grain size is refined with the increasing of deformation, thus the hardness of solution treated plate is increased with the increasing of deformation. The recrystallization finished and work hardening is eliminated,thus the hardness of solution treated plate decline to undeformed level and remains unchanged when the deformation larger than 25%. The γ' and γ'' phases are precipitated in the plate after aging heat treatment, and the hardness of the plate is significantly higher than that of the cold rolled and solid solution treatment states, and the hardness is basically not affected by the deformation amount of cold rolling. The threshold value of cold rolling deformation for recrystallization inception of GH4169 alloy is within 5%-10% during 980℃ solution treatment. And the cold rolling deformation threshold value of complete recrystallization is about 25%. According to actual production condition, the optimal cold rolling deformation is larger than 25%, and the matched solution treatment is 980℃×10 min.Key words: GH4169 alloy；cold rolled plate；heat treatment condition；hardness；recrystallization；microstructureGH4169合金是Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型变形高温合金。
