冷变形对IN783在β时效过程中组织和性能的影响

边洪岩，胡林荣，陈 鹏，周 雨

(贵州黎阳国际制造有限公司，贵州 安顺 561102)

随着当代航空领域的不断发展，与此同时航空发动机的使用性能要求不断提高，所以要大力发展高水平的高温合金来满足航空业发展的需求[1-2]。IN783合金是Fe-Ni-Co基奥氏体高温、低膨胀型合金，是目前民用航空发动机的机匣类件的重要材料。该合金中添加Cr、Al等合金元素，能提高IN783合金的抗氧化性、抗裂纹扩展性[1，3]。为了研究冷变形对IN783合金在时效处理的作用，开展了β处理对IN783合金组织与性能的影响研究。目前IN783合金研究领域还不是很广泛，本文重点考察了IN783合金在不同的冷变形下在β时效处理的组织和力学性能的影响，为后续研究IN783合金创造便利的条件。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料制造

实验用料为Φ150×100 mm的进口的IN783合金棒材，IN783合金的化学成分见表1，该棒材经过1140 ℃按尺寸□90×L mm一火次改锻成形，然后空冷。

改锻后的方料进行固溶处理：1100 ℃保温60 min，空冷。其固溶后显微组织见图1。改锻后的IN783合金已全部再结晶，其晶粒均匀，并伴有少许改锻后的孪晶组织，晶粒度为ASTM 6-7级。利用线切割机沿方料的纵向切取Φ10×10 mm的式样若干。

表1 IN783合金的化学成分

图1 IN783固溶的显微组织(200×)

1.2 实验方案

将所切试样全周面的打磨、抛光，见光即可。在试样预压缩端面涂抹石墨润滑剂，利用电子拉伸试验机将2#～4#试样按表2的要求进行冷压缩，压缩速率为0.5 mm/min。所有试样按表2的β时效工艺进行时效。时效后利用扫描电镜观察试样的显微组织的变化情况，利用显微硬度机检测硬度变化的规律情况。

表2 试验方法

2 结果与分析

2.1 不同冷变形量对β相析出的影响

若在合金达到塑性变形的情况下，一定会在合金基体内产生不等量的位错滑移带。查阅文献得知：843 ℃是IN783合金β相的析出的峰值[4]，所以不同的变形量IN783合金在843 ℃时效温度下对β相含量的影响非常显著。图1和图2可知，β相大部分都在晶界处析出比较明显，并且尺寸细小呈颗粒状，晶内数量较少呈针状析出，伴随着有冷变形进行时效，如图2在晶界和晶内析出数量增大，图3和图4可看到β相开始在晶内大量析出，并开始长大呈细针状，这时大量的位错滑移带起到了绝对作用，时效时位错集聚了大量能量待β相析出。可以看出变形量越大，析出数量越多，析出β相的尺寸也越大。金属材料在时效过程中，析出相总是依附晶界和位错最先析出，因为这两个地方是能量的聚集地。

图2 IN783在β时效后的显微组织

2.2 不同冷变形量对性能的影响

将试样进行 845 ℃时效的IN783合金的变形量在0到15%，显微硬度从HV=292～328变化，从曲线中看出，经过冷变形的试样，整体比未经过冷变形的硬度偏高。

由图3可知，随着变形量的增加，材料基体的显微硬度有所增加，这是由于随着变形量的增加，材料基体内部产生一定量的滑移带，起到形变强化的效果，变形量越大，显微硬度也越高，但是随着变形量的不断增加，硬度在3#样和4#样之间增大趋势减少，这可以发现β相析出相的增加很大幅度上不能使基体材料硬度增高，所以可以确定β相并不是该材料的主要强化相。

图3 显微硬度变化曲线

3 结论

1)随着冷变形量的增加，IN783在β时效后β相析出的含量从缓慢到大量增加，起初冷变形量在0～5%时，β相大部分都在晶界处析出比较明显，并且尺寸细小呈颗粒状，冷变形量在10%～15%时，β相开始在晶内大量析出，并开始呈细针状长大；

2)IN783合金伴随着β相的增多，表面的显微硬度也稍微有增大，但是幅度不大；同时在同等差值的变形量增加，这种位错强化效果也不断增强。