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GH4169G合金锻件组织性能研究

GH4169 合金是以γ' 和γ'' 为主要强化相的固溶时效强化型镍基变形高温合金。该合金元素种类多，合金化程度高，具有强度高、塑性好等良好的综合性能，长时使用温度在650℃以下。GH4169G 合金是在GH4169 的基础上添加适量的P、B 等微量元素而研发的一种改进型变形高温合金， 它不仅保持了GH4169 原有的力学性能， 还将蠕变和持久性能的使用温度提高了30℃，达到了680℃。

选用GH4169G 合金试制某发动机高压前/ 后挡板锻件。试制以来，该类锻件由不同供应商进行制造， 在出入厂检测时均存在不同程度的力学性能和晶粒度不满足锻件要求。

试验与分析讨论

缺口周期持久试样分析

GH4169G 合金缺口周期持久性能对于缺口非常敏感， 缺口的大小对试验结果有很大影响，首次检测时缺口周期持久试样缺口r 小于技术要求，缺口r 越小，应力集中系数越大，在缺口处越易产生疲劳裂纹，降低锻件缺口周期持久性能。

锻件全截面高倍组织分析

锻件全截面组织碳化物、碳氮化物、δ相均符合技术要求，无Laves 相。但组织存在不均匀性，大部分晶粒为8级，少量的6级，以及个别4 级，级差跨度较大，大晶粒的晶界和晶内的δ相相对较少，δ相析出贫化。

讨论分析

晶粒越细，晶界越多，对位错运动的阻碍作用越大；并且晶界上析出一定数量的δ 相，阻碍位错进一步运动，材料强度增加。同时，更多的晶界能够使更多的滑移面开动， 使形变更均匀， 可减少裂纹的萌生。晶界强化相δ 为Ni3Nb 相，和主要强化相γ'' 的原子组成相同，δ 相析出时占用了Nb 原子， 因而使δ 相周围微观区域γ'' 贫化，形成塑性变形区，可减小局部应力集中。均匀的晶粒大小以及δ 相的析出可减少裂纹的萌生，并可阻止裂纹的进一步扩展。

     在本批锻件中，从全截面组织可以看出，晶粒大小并不均匀，大晶粒的晶界和晶内的δ 相析出贫化，当施加外界作用力时，晶界强化作用减弱，与外应力作用方向平行的晶界首先产生相对滑动，导致裂纹的萌生，并沿大晶粒晶界扩展，最终导致锻件高温持久性能不合格。

结论

（1）GH4169G 合金缺口周期持久性能对缺口非常敏感，缺口的半径大小对性能有很大影响，试样缺口的半径小于技术要求是该批锻件缺口周期持久性能不合格的主要原因。

（2）该批GH4169G 后挡板锻件局部存在变形的混晶组织，大晶粒晶界δ 相贫化，是高温持久性能不合格的原因。

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