ALLOY LF2 的 990℃ 与 760℃,是六个固溶温度试出来的
ALLOY LF2 是镍基沉淀强化合金,镍为余量、铬 20.0%~28.0%,另有多档元素区间。它的热处理制度不是照抄来的:资料给出的推荐制度是固溶 990℃ 保温 1 h 水冷,再 760℃ 时效 10 h 空冷,背后是一组单变量试验——六个固溶温度、四个时效温度、四个时效时间逐个试。
固溶温度从 950 到 1070 的曲线
试验取 950、970、990、1020、1050、1070℃ 各固溶 1 h 水冷,再统一 760℃ 时效 10 h 后测室温拉伸与硬度。结果是:固溶温度较低时强度基本不变;升到 1020℃ 屈服开始迅速下降,1050℃ 抗拉也迅速下降,1070℃ 强度最低;硬度在 950~1020℃ 基本不变,1020℃ 起下降。降温到 990℃ 这一档,晶粒已基本均匀。
为什么不是温度越高越好
固溶温度高,析出相溶得透,时效后强度本应更高。但温度继续往上,晶粒迅速长大,晶界总面积减小,裂纹更容易沿少数几条粗大晶界扩展;同时过饱和固溶体在淬火时的应力更大,塑性下降。1049 以上的强度掉得快,就是这两个因素叠加的结果。选 990℃ 是在溶透与晶粒之间取的平衡点,不是理论上的顶点,而是实测可用的位置。

时效温度的双峰
经 990℃ 固溶后,在 680、720、760、800℃ 各时效 10 h。抗拉在 720℃ 达最大,屈服在 760℃ 最高,720~760℃ 强度较好、硬度较高。抗拉与屈服的高点不重合,这是析出相尺寸与体积分数共同作用的结果:温度偏低时析出量足但相尺寸小,抗拉高;温度偏高时相略粗,屈服更高。选 760℃ 是把两者都顾到的位置。
时效时间十小时的依据
在 760℃ 分别时效 5、10、15、20 h,时效时间对性能影响不大,屈服强度随时间延长逐渐升高,15 h 后趋于平稳。资料按综合力学性能与能耗选 10 h。这个选择的含义是:10 h 已经拿到绝大部分强度,再多花时间是浪费能耗。做厚件时时间要按截面外推,不能直接搬 10 h。

这套制度的力学结果
按固溶 990℃ 保温 1 h 水冷加 760℃ 时效 10 h 空冷,得到抗拉 1201 MPa、屈服 772 MPa、断后伸长率 21.8%、断面收缩率 32%。抗拉远高于屈服,屈强比约 0.64,塑性储备足,这是沉淀强化合金做承力件的常态。做设计时用屈服取许用应力,抗拉与塑性用来判断安全余量。
固溶后的冷速不能省
固溶后水冷是为了保住过饱和固溶体,冷速不够,析出相在冷却过程中就粗大析出,后面的时效白做。薄件可以水冷,厚件的心部冷速达不到,要靠提高淬火烈度或改工艺。这一条在技术条件里要写成具体的冷却方式,只写固溶加时效,执行的人会按自己的习惯做,结果就分散了。

成分表要按元素名核对
这支料的成分表给出镍余量、铬 20.0%~28.0%,另有多档区间。区间宽的元素,定点采购要收窄;含量低的元素,复验时要单独标定通道。报牌号时同时给出成分表与热处理制度,才算把技术要求说全。牌号体系与试验方法按现行标准核对,不能凭通用习惯推定;室温拉伸按 GB/T 228.1 执行、复验可按 ASTM A370 的试样尺寸,并把成分表与热处理制度一并写进合同附件。
上海熔恒特种合金有限公司可按棒、板、锻件形态供应 ALLOY LF2 类镍基合金,支持按图零切与定尺,随货附炉批、固溶与时效记录、成分单;需要复核晶粒度或高温持久性能的批次,可安排第三方检测。首批可先给小料,按 990℃ 与 760℃ 各做一组试片再定批量。
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