热处理对GH901合金组织和硬度的影响

GH901合金是一种高Ni含量的Fe-Ni合金，该合金在高温下具有较高的强度、抗氧化性，在650℃以下长期使用，组织性能稳定，具有良好的综合性能。GH901合金在英美等国家的喷气发动机上已广泛应用。我国引进该合金主要用于制造发动机的涡轮盘、压气机盘、轴颈以及紧固件。随着某发动机的国产化，GH901合金的需求量将大幅增加。GH901合金主要通过锻造工艺成型，然后再经固溶和时效处理来获得所需的组织。在实际生产中发现，合金的硬度经常会出现不合格的情况或者下限值。针对这种情况，研究人员对GH901合金经过不同温度的热处理后，对其进行了金相组织观察和硬度测试，分析不同时效温度对GH901合金组织和硬度的影响，试图找出造成合金硬度值偏低的原因。

选用入厂复验的GH901高温合金，生产中一直沿用的某材料标准热处理制度：1090℃×3h，WC；775℃×3h，AC；720℃×24h，AC。试验合金的固溶处理制度为1090℃×3h，水冷；时效处理分别在600、700、775、800和900℃下进行，时效时间均为3h，试样出炉后快速水淬以保留合金的高温组织。

首先清除试样表面的氧化皮，然后采用布氏硬度机测定不同时效处理后合金的硬度值，所用压头直径为Φ5mm，载荷为7.5kN，加载时间为12s。金相试样采用Nimonecle腐蚀液，腐蚀后试样在金相显微镜下进行观察拍摄，并对其晶粒度进行评级。试验结果表明：

（1）随着时效温度的升高，GH901合金的晶粒尺寸略有增大，晶粒度保持在1～2级左右。

（2）经过不同温度热处理的合金，其硬度变化较大。只进行固溶处理时合金的硬度最低；随着时效温度的升高，合金的硬度值先增大后减小。其中时效温度在775℃时，合金的硬度值达到最大值343HB。而当时效温度超过800℃时，合金硬度随着时效温度的升高而下降。900℃时效的硬度值明显低于800℃的硬度，其仅为226HB。合金经过二次时效后，硬度值略有升高，为345HB。

（3）对于GH901合金而言，时效处理对合金的晶粒度影响并不明显，对硬度值的贡献，H-P关系式并不适用。相比一次时效，经过二次时效后，合金的硬度值略有提高，但并不明显。推测原因为，经两次时效的显微组织存在两种尺寸的γ′相，大尺寸γ′是一次时效过程析出的，并在二次时效中略有长大。小尺寸γ′是在时效过程中补充析出的。另外，二次时效的作用主要是调整强化相的大小以获得合适的微观组织，调整组织的均匀性，从而获得了强度和塑性的最佳配合。因此，时效处理对合金的硬度起决定性的作用。要想提高合金的硬度，控制好一级时效处理很重要。