GH4169 合金作为典型的镍基高温合金，在 端零件［1-3］。。在现实服役过程中，GH4169 合金部件650 ℃以下拥有高强度、优异的抗委顿和抗蠕变性 常接受高温、高应力的持久作用，热影响会引起组织能，合用于制备航空发起机涡轮盘、点火室等关键热 演化进而引发机能退化; GH4169 合金高温机能与合金内部显微组织和析出相亲昵有关，重要强化相为 γ'( Ni3Al) 、γ″( Ni3Nb) 和 δ 相( Ni3Nb) ，其中 δ 相( Ni3Nb) 的状态与散布对其持久服役不变性拥有重要影响［4］。。目前，常用的热处置工艺为固溶 + 时效双级制度，通常固溶处置扭转晶粒尺寸以及 δ 相含量，而时效处置则是在固溶处置后加热使合金元素以 γ'相和 γ″相析出［5-6］。。因而，近年来，国内外学者针对 GH4169 合金热处置工艺对其力学机能及微观组织的影响发展了大量钻研。。魏丽等［7］发现，随着980 ℃固溶后冷却速度的减小，合金 δ 相的含量呈增长趋向，晶粒尺寸根基不变。。谭海波等［8］发现，选取 970 ℃固溶处置能够得到优异的力学机能，时效处置过程中，720 ℃ 保温 8 h 炉冷至 620 ℃ 保温8 h，强化成效好，功夫短，机能不受中央阶段冷却速度的影响。？子阑龋9］发现，晶界析出的 δ 相拥有钉扎作用，可提高晶界强度并阻止晶界滑移，有利于提高蠕变机能。。郑建军等［10］发现，强化相 γ'相和 γ″相在奥氏体晶体上析出后共格强化成效加强，GH4169 合金的屈服强度和抗拉强度提高，δ 相存在则使得GH4169 合金强度降落。。李志龙等［11］发现，委顿试样理论的残存压应力与小应变低周委顿寿命呈正有关，寿命随理论残存应力的增大而增长。。然而，现有钻研多聚焦单一机能指标或单一时效行为，对分歧热处置制度下综合力学机能的系统对比相对不及。。

本文通过对 GH4169 合金设计了 3 种典型热处置工艺，即尺度热处置、固溶、二次时效热处置，对显微组织进行了表征并全面评估了 GH4169 高温合金的拉伸、悠久、蠕变及委顿机能; 在说明这 3 种热处置工艺对 GH4169 合金组织演变与力学机能影响的基础上，结合微观组织分析揭示了机能差距的内涵机制，为后期钻研分歧热处置前提下 GH4169 合金的机能变动法规提供了参考。。

1、试验资料和步骤

试验资料取自 GH4169合金棒材，原资料的化学成分见表1，该试验资料由陕西森煜特新资料有限公司提供。。表2为热处置工艺参数。。热处置后，对试样进行镶样、研磨、抛光后，用硫酸铜溶液[1.5g CuSO4·5H₂O+40 mL HCl+20 mL酒精]在室温下侵蚀 60 s,选取 GX53F光学显微镜[OLYM-PUS]对试样经分歧热处置工艺处置后及其原始状态下的显微组织进行观察。。

表1 试验用GH4169合金成分[质量分数]

Table 1 Alloying components in GH4169 alloy used in the experiment

%

表2 试验用GH4169合金的3种热处置工艺

Table 2 Three heat treatment processs of GH4169 alloy used in the experiment

对GH4169合金棒材进行取样加工，别离设计拉伸机能试样、悠久机能试样、蠕变机能试样、委顿机能试样共4类试样，试样尺寸和试验过程别离凭据尺度GB/T228.1-2021、GB/T4338-2006、GB/T 2039-2012、GB/T 15248-2008进行。。凭据GH4169合金现实服役环境，将拉伸、悠久、委顿高温试验温度设置为650℃，蠕变高温试验温度设置为595℃，拉伸试验、悠久试验、蠕变试验每个前提取5根有效试样，低周委顿试验每个前提取8根有效试样。。用Sigma 300扫描电子显微镜[SEM，蔡司)对热处置前后的微观组织描摹进行观察。。

2、了局与会商

2.1显微组织特点分析

GH4169合金棒材试样头部和尾部组织描摹如图1所示。。由图1能够发现，试样内部显微组织重要为奥氏体组织，晶粒尺寸不均匀，呈条带状散布，头部和尾部组织根基一致，不存在组织演变行为。。

经过热处置后，试样内部产生组织演变，组织由奥氏体→奥氏体+δ相+碳化物，整体组织描摹仍呈条带状散布，但形成的碳化物在其荟萃的区域晶粒相对藐小，并且经过测试晶粒度均为8.5级，并未见到裂纹缺点,如图2所示。。目前,已有钻研批注选取合理的熔炼步骤能使得GH4169合金的O、S含量和同化物含量显著降低，出现宏观偏析的概率也大幅度降落。。

图3显示了经过分歧热处置工艺处置后GH4169合金试样的SEM描摹。。从图3能够看出，原始GH4169合金经过工艺1处置后，其微观组织相对均匀，经工艺2和工艺3处置后，其微观组织受二次时效影响，组织面孔呈不均匀散布，尤其是工艺2，这种影响较为显著。。时效过程中资料的显微组织描摹产生了比力显著的变动，经工艺1处置后，基体组织为  γ +  γ ′ +  γ ′′相，根基观察不到  δ相，如图 3[ a]箭头所指。。持久时效后，组织中的  γ ′′相产生转变，形成δ相。。经工艺2处置后，基体组织中只有部门  γ ′′相转变为  δ相，  δ相呈细针状，尺寸与原  γ ′′相靠近，如图3[b]箭头所指;经工艺3处置后，基体组织中大部门γ”相转变为δ相，δ相呈短棒状，出现了比力显著的长大，如图3[c]箭头所指。。

2.2拉伸试验了局分析

图4为经过分歧热处置工艺处置后GH4169合金试样在室温及650℃前提下的拉伸机能。。经工艺1处置的试样编号为1-1~1-5,经工艺2处置的试样编号为2-1~2-5,经工艺3处置的试样编号为3-1~3-5[下同]。。分歧热处置工艺处置后GH4169合金试样在分歧温度下的拉伸了局均匀值见表3。。由表3能够看到，经工艺1处置后，GH4169合金室温均匀抗拉强度[Rm]为1453.2MPa,均匀屈服强度[Rp0.2]为1205.0MPa，均匀断后伸长率[A]为22.46%，均匀断后收缩率[Z]为47.44%;高温下均匀抗拉强度为1167.2MPa，均匀屈服强度为994.6MPa，均匀断后伸长率为27.30%，均匀断后收缩率为51.50%;经工艺2处置后，GH4169合金室温均匀抗拉强度为1 418.8 MPa,均匀屈服强度为1 143.6 MPa,均匀断后伸长率为21.92%，均匀断后收缩率为47.38%;高温下均匀抗拉强度为1228.0MPa，均匀屈服强度为1 188.6 MPa,均匀断后伸长率为20.46%,均匀断后收缩率为60.78%;经工艺3处置后，GH4169合金室温均匀抗拉强度为1254.0 MPa，均匀断后屈服强度为843.2MPa，均匀断后伸长率为23.52%，均匀断后收缩率为46.26%;高温下均匀抗拉强度为970.2 MPa,均匀屈服强度为720.8MPa，均匀断后伸长率为25.26%，均匀断后收缩率为67.32%。。由图4和表3能够看到，经过工艺3处置得到试样的合金机能显著低于工艺1和工艺2，工艺1的合金塑性在高温下颠簸较大。。在室温前提下，经尺度热处置工艺[工艺1]处置的抗拉强度和屈服强度均高于二次时效处置的工艺2和工艺3，抗拉强度和屈服强度别离提高了34.4 MPa和61.4 MPa、199.2 MPa和361.8 MPa。。屈服强度提高重要归因于热处置过程中析出相的作用。。如图3所示，γ相和γ”相在奥氏体上析出以及γ”相→δ相，y相和γ相基体之间存在显著的晶格错配，共格应力强化推进屈服强度的提高;δ相含量增长导致合金屈服和抗拉强度降落，断后伸长率增长、断后伸缩率减小  [4,13]。。在650℃前提下，不不变的γ”相产生荟萃、粗化以及向δ相转变，组织内部δ相含量升高、y”相含量降低、强化相y”相削减导致了资料强度降低，相增长导致了合金塑性的相应增长。。且高温亦有利于位错的活动，资料易产生塑性变形，导致强度降低。。李凤艳等经过钻研发现晶粒度更细，散布更均匀的δ相无缺口悠久敏感，悠久机能更好。。

表3 经分歧热处置工艺处置后GH4169合金试样在分歧温度下的拉伸了局均匀值

Table3 The average values of tensile results of GH4169 alloy samples after different heat treatment processes at different temperatures

2.3悠久蠕变了局分析

GH4169合金试样的悠久寿命及悠久塑性如图5所示。。由图5[a]可见，试样在650℃、690 MPa恒应力前提下，经工艺1处置后，均匀持续功夫为85.73h;经工艺2处置后，均匀持续功夫为72.6h;经工艺3处置后，均匀持续功夫为4.62h。。注明经工艺1处置后的悠久功夫最长，但经工艺2和工艺3处置后的悠久塑性要高于工艺1。。这是由于在

经分歧热处置工艺处置后GH4169合金试样的蠕变残存应变曲线如图6所示。。经工艺1和工艺2处置后的试样均进行到50h终场试验，而经工艺3处置后的试样则很快断裂，故仅比力了经3种工艺处置后试样的残存应变。。因而经过工艺1~3处置后，试样的残存应变顺次增大，重要是由于γ”相向δ相转变。。已有钻研批注，δ相描摹随着固溶温度的升高由长针状逐步变为短棒状和球状，而在本文中则是随着二次时效温度的升高，δ相由细针状转变为短棒状，使得GH4169合金内部的强化相随着δ相的析出逐步削减，降低了合金的悠久机能[17,18]， 同时y"/y强化相含量析出削减，造成变形过程中位错活动的阻力降低，进而导致悠久寿命的降低，与图5悠久功夫的数据较为吻合，析出的针状和短棒状δ相会推进脆性开裂的产生，加快蠕变断裂

2.4低周委顿了局分析

经分歧热处置工艺处置得到试样的低周委顿机能如图7所示，其在分歧温度和应变幅[△e/2]下的低周委顿寿命[N。。]见表4。。由图7可见，经过3种工艺处置的GH4169合金试样，无论在室温还是650℃前提下，其委顿寿命均随着应变幅的增长而减小。。室温状态下，在应变幅为0.795%~1.600%领域内，经过3种工艺处置得到的GH4169合金试样阐发出相近的委顿寿命;在应变幅为0.434%~0.648%领域内，经工艺3处置后的试样委顿寿命约莫是工艺1和工艺2的2倍。。前文论述了经工艺1~工艺3处置后试样的δ相析出量顺次增多，因而能够以为，GH4169合金在室温时的低周委顿寿命较高，低应变前提下寿命受相影响，在室温小应变状态下随着时效温度的提高试样委顿寿命呈增长趋向。。

表4 3种热处置工艺处置后GH4169合金在分歧温度下的低周委顿了局

Table 4 Low-cycle fatigue results of GH4169 alloy at different temperatures after different heat treatment processes

3、结论

1）一次时效后，GH4169合金显微组织由呈条带状散布不均匀的奥氏体转变为呈条带状散布的奥氏体+碳化物，二次时效后组织为呈条带状散布奥氏体+δ相+碳化物，碳化物荟萃区域晶粒相对藐小。。

2）二次时效过程中，GH4169组织内部的强化相γ”相向δ相转变，二次时效温度低于一次时效温度则部门γ"相产生相变，相呈细针状，尺寸与原γ"相靠近;二次时效温度高于一次时效温度则大部门γ"相转变为δ相，δ相呈短棒状，尺寸产生显著长大。。

3）γ"相向δ相转变促使静态力学机能和长时力学机能降落，而对委顿机能的扭转并不显著。。

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（注，原文标题：分歧热处置工艺对GH4169合金力学机能及微观组织的影响_洪兵）