gh4720Li材料标准

GH4720li合金是一种γ′相沉淀强化合金，钨、铬、钴固溶强化高强度耐腐蚀镍基高温合金，它主要用于制造650 ~ 750℃使用的压气机盘和涡旋转盘。

gh4720li合金的合金化程度应较高，强化相γ′数量高达40% ~ 50%，是国际公认的最难改变的。一种高温合金。一方面，由于固溶强化和强时效化学作用的增强使合金的高温变形抗力迅速提高，可塑性降低；另一方面，高合金化导致其熔点降低，然后随着晶化温度的升高，热工作窗口变窄。因此，通过合理加热加工得到的棒材组织和性能优良，不易变形，温度高GH 4720Li研制成功的重点和难点。

目前，国内外高温合金的热加工和切坯方法主要有三种:挤压坯、锻造坯和轧制坯，或两种坯方法的结合。国外通常采用大锭GH 4720Li合金锭。采用锻造大方坯或挤压大方坯，但挤压大方坯需要大吨位、快速度挤压设备，而这种设备的应用工艺在国内还不成熟。因此，本文针对gh4720li合金的快速锻造开坯工艺进行了研究。在研究热合金坯料切割工艺和gh4720li在MTS热模拟和合金数值模拟的基础上，确定钢坯切割工艺参数数量初步确定，然后用2000t快锻机定406mm 试制了gh4720Li合金铸锭。

锻造坯料的关键是不同时间的变形温度和变形量匹配的。加热工艺和变形温度的确定不仅要考虑使合金具有良好的热加工塑性，并使合金获得良好的很好的组织。其基本原则如下: (1)防止合金过热。加热温度过高或在某一温度上如果保温时间过长，会造成过热变形严重开裂。

(2)防止终锻温度过低。变形的下限温度，通常接近再结晶温度，当温度过低时，变形抗力急剧增加，另一方面，工件表面会出现裂纹。 (3)避免因变形温度高而引起的晶粒粗化。

高温合金的热加工变形程度应区别于下列不同情况以确定它是铸造的还是变形的；不同的变形温度；不同锻造即方法的变形率不同；不同合金水平的合金不 同样的可塑性水平。对于形状复杂的锻件，一般都会变形。不均匀，或多火多锤锻造存在变形程度。还有分配问题。一般参照合金的固溶再结晶图，进行控制变形的程度，使得不出现粗晶粒，并避免临界变形。

在高温合金开坯过程中，第一次火或历次火都是锻透的。经常高于γ′相的溶解温度，从而使化学成分均匀且宏观面料碎精。但温度不应超过局部偏析造成的温度。低熔点相的熔化温度。下一次锻造应该在低温下进行。线，使晶粒结构得到充分细化，最终经多次锻造而成。从而获得所需尺寸的棒材坯料。锻造过程中微观组织的演变受以下因素的影响受时间-温度-应力的影响，这一过程是复杂的，尤其是铸锭三维钢坯模拟的研究工作相对较少。

根据材料的应用状况，需要实现进一步的晶粒细化或者用辊锻机锻造。特别是需要后期关闭。和锻造要求高强度的材料，轧制或锻造应在γ′相溶解温度低于。但是当要求材料具有良好的蠕变性时性能，最终轧制或锻造温度应在γ′相溶解高于该温度，为了获得足够的再结晶晶粒结构。

根据以上高温合金基本开坯锻造规律， 结合合金本身的组织特点 以及 ＭＴＳ 等物理模拟结果， 就可以初步确定出合金的开坯工艺参数。

铸态塑性图 确定不同温度下铸态gh4720li合金的最大值测试了不同温度下的拉伸性能。尝试 在高温均匀化处理后，从406 mm合金锭的径向取样品。在1/2 r处，每个实验点是三个样品拉伸结果的平均值，得到的塑性曲线如图1所示。

从图1可以看出，铸态gh4720li合金的温度低于1150℃随着温度的升高，塑性逐渐增加，其中在1150 ~ 1160℃之间当塑性达到最大值时，随后迅速下降。当温度低于当温度为1080℃或高于1160℃时，合金的塑性将低于30%，打开在钢坯加工过程中容易造成钢锭开裂。因此，gh4720li合金第一火初锻温度和终锻温度应控制在1080 ~1160℃范围内，且不能超过相应温度下的最大变形量。

MTS热模拟实验 为了得到变形温度、变形速率、变形量等参数的组合MTS试验机采用了金热变形行为的影响规律。对gh4720li合金进行了热模拟压缩实验。MTS试样取自经过高温均匀化处理的406 mm合金。在铸锭径向1/2 r位置，试样尺寸为14mm× 20mm，两个在端面深度为0.2毫米的凹槽上涂玻璃润滑剂。计时赛以20℃/s的速度将试样加热至变形温度，然后保温10 min等温压缩，变形温度为1000 ~ 1170℃，每10℃为在一个实验点，应变率分别为1，0.1s-1和0.01s-1，改变形状是30%，50%，70%。图2显示了三个典型的例子gh4720li合金在试验条件下的显微组织。

这可以从不同热变形条件下的显微组织中得到，当变形温度当温度低于1100℃时，即使变形量达到70%,显微组织仍不可能发生完全重结晶；当温度超过150℃时，出现γ′相大量溶解，再结晶晶粒变得粗大。变形温度为当变形量在100 ~ 1150℃超过50%(真应变> 0.7)时，可以从而获得最理想的再结晶组织。所以组合了gh4720li金的适宜初轧温度应为1100 ~ 1150℃，累计变形量大于50%，但单道次变形不能超过相应温度下的最大值允许的大变形。

数值模拟 基于MTS物理模型，建立了针对。GH4720Li合金初轧时的本构方程、再结晶动力学及晶体粒度预测模型。结合有限元数值模拟，可以进行建模实际的开坯过程。有限元模拟采用deform 3d。V.1软件，通过调整钢坯切割过程的参数，例如，调整合格分数热加工参数如布料、变形量、锻造温度、变形率等。，会得到 物理量场和粒度分布的模拟结果和物理模拟结果。通过对比，最终获得了406mm GH 4720Li合金铸锭。相对最佳开坯工艺参数。图3显示了模拟的开坯锻造过程中部分火的平均粒度分布截图。在相对最佳的锻造温度下，带材根据每炉变形量分布件，每节棒材经过4-5次拉拔锻造后可以有良好的锻透性，组织分布均匀，平均晶粒度可达到ASTM 9或以上标准。

GH4720li合金铸锭锻造和开坯结果根据高温合金和gh4720li合金的基本大方坯规律黄金本身的微观结构特征，并根据gh4720li合金的塑性图，MTS热模拟和有限元模拟的结果，在钢坯切割过程中的每一个火初步确定了二次加热温度、变形量等工艺参数。在此基础上，铸造了406mm gh4720li合金铸锭。进行了小方坯的试生产。真空感应和真空消耗的铸锭双真空熔炼高温精炼均匀后，用2000 t快锻机4 ~ 6小时。铸锭通过火锻造成130 mm的棒材，然后在车削后矫直。直径约100mm。图4显示了100毫米棒的横截面宏组编织时，中心、1/2 r和边缘不同部位的高倍组织如图5所示。从图4和图5可以看出，钢坯切割后棒材的晶粒结构是均匀的很好，平均粒度大约是10。

棒材经1090℃×4h+油淬，650 ℃× 24h+空气冷却经70 ℃× 16h空冷处理后，观察显微组织测试不同温度下的拉伸性能，结果如图6所示，显示了7个。从图6中可以看出，热处理后的gh4720li合金显微组织主要分为初生γ′相、次生γ′相和第三相γ′图4 GH 4720 Li合金棒材的横向宏观组织相，初生γ′相的尺寸约为1 ~ 4微米，二次γ′相的尺寸约为200 ~ 400 nm，三次γ′相的尺寸在90 nm以下。一次γ′相块钉扎在晶界上，阻碍晶粒生长，促进晶粒长大重结晶；第二和第三γ′相主要以球形分布在晶体中，主要是强化基体，提高基体的强度。性能测试结如图7所示，可以看出gh4720li合金在室温下在70℃、750℃范围内具有较高的强度和良好的塑性上述合金的强度和塑性随温度的升高而迅速下降，其中在850℃附近有一个低塑性区，其机制需要进一步的研究。从棒材的微观结构和性能结果可以看出通过试验得出的钢坯切割工艺参数是合理可行的。

结论 (1）gh4720li合金铸锭的最佳开坯温度为1080 ~ 1160℃，低于1080℃或高于1160℃都容易引入表面或内部开裂。 (2)变形温度为1100 ~ 1150℃，变形量超过50%(真的当应变大于0.7)时，可以获得最理想的再结晶组织。 (3)通过有限元模拟，得到了初轧过程中各炉次的锻造情况。做出温度和变形的最佳匹配关系。 (4)初步确定坯料切割过程的参数，根据这些参数试制了46 mm GH 4720Li合金铸锭制备的棒材具有均匀细小的晶粒组织和优异的性能，实验结果表明钢坯切割工艺参数合理可行。