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GH4145簡介：GH4145合金主要用于γ"[Ni3(Al、Ti、Nb)]時效強化的鎳基高溫合金在980℃具有良好的耐腐蝕性和耐氧化性，800℃強度高，540℃以下耐松弛性好，成形焊接性好。該合金主要用于800發動機的制造℃平面彈簧和螺旋彈簧需要高強度。也可用于制造氣輪機渦輪葉片等部件。 材料牌號 GH4145（GH145） 相近牌號 Inconel X-750(美國）,NiCr15Fe7TiAl(德國),NC15FeTNbA(法國),NCF750（日本） GH4145化學成分： 金相組織結構： 合金標準熱處理狀態的組織由γ基體、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M23C6碳化物和γ'[Ni3(Al、Ti、Nb)]相組成，γ含量約為14.5%，是合金的主要強化階段。 工藝性能及要求 1.合金鍛造溫度為1220~950℃兩者都容易形成。 工藝性能及要求 1.合金鍛造溫度為1220~950℃兩者都很容易形成。該合金在劇烈成過程后固溶。 2.該合金的平均晶粒尺寸與鍛件的變形程度和最終鍛件溫度密切相關。 3.合金焊接性能好，可進行各種焊接。焊接后的時效處理可獲得近似完全熱處理狀態的強度。 4.零件熱處理在無硫的中性或還原氣氛中進行，避免硫化。 熱處理制度 固溶熱處理系統980℃±15℃，空冷。材料和零件的中間熱處理系統可分別選擇以下工藝進行熱處理。 退火：955～1010℃，水冷。 焊接前退火：980℃，1h。 焊接件消除應力退火：9000℃,保濕2h。 消除應力退火：885℃±15℃，24h,空冷。 合金采用電弧爐加真空自耗重熔、真空感應加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應加真空自耗重熔。 應用概況及特殊要求 該合金主要用于制造540發動機工作溫度℃平面波形彈簧、周向螺旋彈簧、螺旋壓力彈簧、彈簧卡簧、彈簧卡圈和密封圈。 恢復熱處理正確 GH4145/SQ 螺栓組織性能的影響 隨著超臨界（超臨界）機組數量的增加，汽輪機使用了大量具有良好高溫綜合性能的鎳基螺栓。 鎳基合金是高溫合金中應用最廣泛、高溫強度最高的合金。該材料具有較高的蠕變和耐久性、較強的抗應力松弛和抗氧化性。 高溫合金 GH4145/SQ即是 20 世紀 80 年中開發的以 γ'[Ni3(Al，Ti，Nb)] 鎳基時效硬化合金[1]主要用于300 MW 或 600 MW 汽 輪機高中壓 內缸法蘭螺 栓。 該材料螺栓高溫運行后， 顯微組織和位錯組態會發生變化，加強相沉淀，導致材料蠕變和持久性能下降。宏觀上，硬度指標會增加，超出標準規定的硬度范圍必須提前退休。 否則會對機組的安全運行構成威脅，由于螺栓價格昂貴，造成巨大的經濟損失。 目前還沒有看到運行后的硬運行 度值超標的GH4145/SQ 本文研究了材料螺栓恢復熱處理的研究，研究了運行后硬度值超標的恢復熱處理工藝GH4145/SQ 螺栓處理后對其組織和性能的影響。 本 文 以 某 電 廠 600 MW 亞 臨 界 機 組 材 質 為GH4145/SQ 中壓主閥螺栓作為研究對象，在機組維程中經過布氏硬度試驗，發現有 31根(共 68 布氏硬度值大于根 DL/T439-2006 要求的上限 (331 HBW)。 運行后的硬度值為 333 HBW 恢復熱處理的螺栓， 固溶是熱處理工藝 兩次時效， 固溶工藝為 1130 ℃，保溫 1 h，油冷； 首 時效溫度為 845 ℃、時效時間 24 h，第二次時效溫度707℃、時效時間 20 h，空冷。 1 化學成分分析 硬度值超標的采用定量直讀光譜儀 GH4145/SQ 分析了螺栓材料的化學成分， 結果如表 1 所示。 可見其化學成分符合標準 DL/T439-2006 對GH4145 的要求。 2 觀察顯微組織 恢復熱處理前后 GH4145/SQ 螺栓材料采用光學金相顯微鏡及掃描電鏡進行觀察顯微組織，其組織均為孿晶奧氏體，晶界上分布有碳化物顆粒，分別如圖 1、2 所示。 GH4145/SQ 隨著固溶溫度的升高或運行中高溫的影響，屬于疲勞循環硬化合金， 其合金晶粒呈生長趨勢，過大的晶粒會顯著降低合金的塑韌性。隨著疲勞周期的增加，應力呈上升趨勢。晶粒粗大，低周疲勞壽命短，即抗疲勞性能差。 從微組織照片可以看出，雖然熱處理前后的金相組織都是孿晶奧氏體， 但熱處理后的樣品晶粒度明顯細化。 熱處理前硬度值高的樣品晶粒相對較大，不僅減少了晶界面積，而且加劇了晶界碳化物的聚集，加劇了晶界脆化趨勢，塑韌性指標值較低。 熱處理后螺栓塑韌性指標的顯著改善部分得益于其晶粒在熱處理后的細化。 晶界碳化物同時影響高溫合金塑性[2]。 熱處理前螺栓晶界為連續網狀碳化物 M23C6和 M6C，這種分布很容易引起應對 集中，可能 晶界早期斷裂。 晶界碳化物熱處理后的連續性降低， 從而提高合金的塑性和長期使用的組織穩定性。 3 恢復熱處理對機械性能的影響 常溫拉伸試驗、沖擊試驗、布氏硬度試驗分別進行，結果見表 2。 使用 HV-1000 型顯微硬度計對恢 對復熱前后的螺栓樣品進行顯微硬度試驗， 隨機取每個樣品 5 奧氏體基體的奧氏體基體，結果見表 3。 采用掃描電鏡觀察熱處理前后沖擊樣品斷口的微觀形，如圖所示 3 所示。 可以看出，熱處理前硬度值超標螺栓的沖擊斷裂是典型的沿晶體斷裂，可以看出沿晶體，脆性斷裂特性明顯；熱處理后，螺栓沖擊斷裂中存在 與熱處理前相比，大量韌窩和撕裂棱具有明顯的韌性特征。從上述試驗結果可以看出， 硬度值超標GH4145/SQ雖然螺栓的常溫力學性能指標合格，但其塑性指標（斷后伸長率和斷面收縮率）僅略高于標準要求的下限。 雖然標準對韌性指標(沖擊吸收功)沒有具體要求，但試驗結果表明其沖擊吸收功率低，螺栓韌性差。 可見，高溫運行后硬度值升高 GH4145/SQ 螺栓材料的強度值增加，但其塑性和韌性指標明顯惡化。 熱處理后，螺栓材料的硬度值降低到標準要求范圍，抗拉強度降低 屈服強度下降13% 27%的強度值仍高于標準要求的下限值； 斷裂伸長率和斷面收縮率分別增加 42%、24%； 韌性指數(沖擊吸收功)增長 68%。 可見，熱處理后螺栓材料的強度值在一定程度上降低， 與熱處理前相比，塑韌性指標有了很大的提高。 4 分析及結語 火力發電廠汽輪機螺栓，特別是調速門和主門螺栓，在機組長期運行中受蠕變、疲勞及其交互作用的影響。高溫螺栓的常見故障包括蠕變、脆性斷裂和疲勞。因此，高溫螺栓必須具有較高的蠕變強度、延展性、韌性和抗疲勞性。 超臨界機組 GH4145／SQ螺栓鋼應注重塑性韌性。硬度值高的螺栓塑性韌性明顯降低，抗疲勞性差，易脆性斷裂，低周疲勞斷裂。 高硬度的主要原因如下： ①制作螺栓時， 冶煉鍛造及后續熱處理工藝控制不當；②GH4145／SQ 螺栓機加工中鎳基合金硬化； ③安裝螺栓時預緊力過大，高溫運行時螺栓蠕變變形，導致材料硬化[3]。 鑒于運行后鎳基合金螺栓硬度值超標， 本文采用的熱處理工藝對硬度值超標螺栓進行熱處理后， 硬度值降低到標準要求范圍， 強度值有一定程度的下降，其次是塑性和韌性的顯著提高，證明了這種熱處理工藝的有效性。