高温合金的变形抗力

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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在高温合金中尚属最易锻造的一类合金。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7 GH4037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类可锻性最佳，第5类最差。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。