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高温合金的变形抗力

来源:塑胶五金网发布时间:2007-12-16 14:44:39点击率:
    图4表明了铁基合金GH2132(A-286)在四个温度下的锻造压力与压缩变形程度的关系曲线。为了便于比较,图中同时给出了20号钢的锻造压力曲线。由图可以看出,20号钢在1205℃,30%压缩变形时,仅需65MPa的锻造压力,而在同样温度和同样变形压缩量下GH2132需要172MPa,表明GH2132比20号钢难锻得多,然而GH2132在高温合金中尚属易锻造的一类合金。由图可以看出,温度对锻造压力有重要影响,当温度由1205℃降至870℃时,GH2132的锻造压力增大1.8倍。另外,图4还表示出当GH2132的镦粗压缩量增加1倍时,其锻造压力约提高15%,说明如果避免了模具激冷,铁基合金的锻造压力受压下量的影响程度较小。实验结果表明,GH2132合金的镦粗锻造压力可以达到同温度下拉伸应力的10~20倍。    应变速率对GH2132锻造比能量的影响。如图5所示。在1095℃锻造时,若应变速率增高10倍,则合金要求设备的能力提高约25%。
    镍基合金的高温强度及使用温度较铁基合金高些,所以几乎所有的镍基合金锻造都需要更大的压力。如图6所示,镍基合金GH141所要求的锻造能量几乎为铁基合金GH2132的2倍,为合金结构钢40CrNiMo的3倍,而GH2132所需能量比锻造40CrNiMo钢大约高出50%。一般地说,锻造强度较高的镍基合金所要求的压力为20钢的3倍,为0Cr18Ni9不锈钢的2倍。由图6还可看出,随着镦粗变形程度的增大,镍基合金比铁基合金的加工硬化程度大,因而需要付出更大的锻造能量。
图5  GH2132所需锻造比能量与应变速率的关系

图6锻造所需比能量与锻造压下量的关系
图7GH4037应力-应变曲线应变速率:—落锤镦粗;--压力机镦粗;温度:1-850℃ 2-900℃ 3-1000℃ 4-1050℃ 
    图7为镍基合金GH4037的流动应力曲线。由图可看出,在落锤上较快速变形比在压力机上慢速变形所需流动应力约提高1倍左右。在落锤上变形时1000℃以下都有很强烈的加工硬化,且当变形程度超过20%以后,硬化明显增大,而在压力机上变形时,流动应力曲线平缓,在850℃和变形50%以后,硬化才明显增大。以上表明,镍基高温合金的加硬化倾向大,原因是由于其再结晶温度高、再结晶速度慢所致。     综上所述,某些铁基高温合金如GH2132,GH2036等的锻造困难程度与奥氏体不锈钢相近,但是,绝大多数的高温合金,特别是镍基合金比不锈钢难锻。根据合金化程度的不同,不同牌号高温合金锻造的难易程度也不相同。国外资料将高温合金的相对可锻性分为5类,第1类可锻性,第5类差。具有1或2类可锻性的高温合金(如GH2132,GH2036,GH4169等)可以采用与一般合金钢相类似的工序进行锻造,而具有3,4,5类可锻性的合金(如GH738,GH146,GH141等)在锻造中则需要更多的火次、更多的打击次数等。一般地,可根据强化元素铝、钛的总含量来判断高温合金可锻性的优劣,当总含量≥6%时,可锻性将很差。
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