GH4049合金耐磨板是以Ni-Cr-Co為基的合金耐磨板，與蘇聯(lián)的ЭИ929合金成分相近，是我國(guó)最早研制成功的合金耐磨板之一。GH4049合金耐磨板以其良好的高溫組織穩(wěn)定性和優(yōu)良的高溫綜合性能廣泛用于制造900℃工作的渦輪葉片。但是，GH4049合金是一種典型的難變形合金耐磨板，Al、Ti含量高達(dá)5.1%～6.3%，可鍛性很差，鍛造難度大，在葉片鍛件生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)表面局部粗晶缺陷，其中葉背表面粗晶問(wèn)題最為突出，長(zhǎng)期以來(lái)得不到很好解決，成為困擾葉片生產(chǎn)廠(chǎng)家的難題之一。
晶粒度是合金耐磨板的重要組織參數(shù)，與材料加工工藝密切相關(guān)，對(duì)鍛件的力學(xué)性能有很大影響。為了獲得合金耐磨板葉片高的持久強(qiáng)度和蠕變性能，要求具有均勻而略微粗大的晶粒組織。但是，葉片鍛件形狀復(fù)雜，葉身型面薄，在鍛造過(guò)程中葉身處金屬不易流動(dòng)，容易落入臨界變形區(qū)形成局部的表面粗晶。臨界變形是合金耐磨板鍛件產(chǎn)生局部粗晶的主要原因，因此在合金耐磨板葉片鍛造過(guò)程中合理分配變形量避開(kāi)臨界變形區(qū)是非常重要的。科研人員研究預(yù)鍛和終鍛變形量的分配對(duì)GH4049合金晶粒組織演化的影響規(guī)律，旨在為預(yù)防和消除生產(chǎn)中GH4049合金葉片鍛件的表面局部粗晶提供理論和試驗(yàn)依據(jù)。
試驗(yàn)材料為Φ28mm的GH4049合金熱軋棒材，其原始組織為等軸組織。晶粒尺寸大體分為兩類(lèi)，40μm左右和10μm左右的晶粒各占1/2。
GH4049合金葉片鍛造工藝流程中預(yù)鍛和終鍛工序涉及到變形量的分配問(wèn)題。研究人員設(shè)計(jì)預(yù)鍛、終鍛2火次鍛造試驗(yàn)，共計(jì)8組。預(yù)鍛變形量分配為15%、15%、15%、25%、25%、25%、35%及35%；終鍛變形量分配為25%、35%、45%、25%、35%、45%、25%及45%。
坯料尺寸為Φ28mm×35mm，加熱采用分段加熱的方式進(jìn)行。坯料首先放入825℃的電阻爐中預(yù)熱，保溫時(shí)間按0.8min/mm計(jì)算，隨后在10min內(nèi)升溫至鍛造溫度并保溫，保溫時(shí)間按0.6min/mm計(jì)算，其中預(yù)鍛溫度為1170℃、終鍛溫度為1175℃。
鍛造設(shè)備為J53-300型雙盤(pán)摩擦壓力機(jī)，沿試樣徑向方向壓縮，采用限位墊塊來(lái)控制坯料的變形量。鍛造前上、下平板模塊利用預(yù)先加熱的鋼塊預(yù)熱到300℃左右。坯料不涂潤(rùn)滑劑，為消除氧化皮對(duì)下一次鍛造的影響，預(yù)鍛后在砂輪機(jī)上將坯料表面的氧化皮打磨干凈。
鍛造后采用的熱處理制度為：1200℃×2h/AC+1050℃×4h/AC+950℃×2h/AC。在Olympus-PMG3臥式顯微鏡上觀(guān)察金相試片并照相試驗(yàn)，采用截線(xiàn)法測(cè)量晶粒尺寸。試驗(yàn)結(jié)果如下：
（1）預(yù)鍛和終鍛2火次變形量分配對(duì)GH4049合金的晶粒組織有明顯影響，當(dāng)預(yù)鍛變形量較小時(shí)，合金經(jīng)終鍛變形后，組織中極容易出現(xiàn)粗晶和晶粒不均勻現(xiàn)象。
?。?）GH4049合金經(jīng)較大的預(yù)鍛變形及合理的終鍛變形后，容易得到均勻的晶粒組織，因此建議預(yù)鍛變形量在35%左右，終鍛變形量應(yīng)在25%以上。