GH4033 的 1080℃ 固溶要阶梯升温：盘件怕快升温的理由

GH4033 是镍铬系沉淀硬化型高温合金，铬 19.0%~22.0%、铝 0.60%~1.00%、钛 2.40%~2.80%、铁不超过 4.00%、碳 0.03%~0.08%，密度 8.20 g/cm³,100℃ 热导率 11.3 W/（m·℃）。室温抗拉不低于 880 MPa、屈服 590 MPa、延伸率 13.0%、布氏硬度不超过 321,750℃/345 MPa 的持久寿命不低于 50 小时。

热导 11.3 带来的升温难题

11.3 W/（m·℃） 只有碳钢的四分之一左右，盘件在炉内升温时表层先热、心部后热，表层膨胀受心部约束，产生压应力；降温时反过来，表层先冷、心部后冷，表层受拉。盘件的直径大、厚度不均，轮缘薄、轮心厚，温度梯度在轮缘与轮心的过渡处最大，快升温时这里的残余应力可以接近屈服。阶梯升温就是把这个梯度摊开。

阶梯升温怎么排

常规做法是两段或三段：先在中温段（600~800℃）保温到内外温差小于 30℃，再升到固溶温度；升温速率按件厚给，厚件控制在 5~8℃/min，薄件可以快一些。装炉时盘件单层平放，垫块避开轮缘，热风循环要能穿过中心孔；炉子的有效加热区按 GB/T 9452 一类方法测过，盘件放在均温区内，否则同一件上的温差比炉温均匀性还大。

1080℃ 固溶与晶粒

固溶温度取 1080℃，保温时间按厚度给，目的是把 γ′ 与碳化物溶回基体。温度偏低，γ′ 溶不彻底，时效后的强度不够；温度偏高，晶粒长大，持久寿命与塑性同时下降。固溶后的冷却方式影响残余应力与析出行为，厚截面件油冷或强制风冷，薄件空冷，冷速不够会析出粗大的 γ′。

700℃ 与 750℃ 两档时效

时效制度按件型分：转动部件用热轧棒取 1080℃±10℃ 空冷加 700℃±10℃ 保温 16 小时空冷；普通承力件的棒材与冷拉棒取 1080℃ 保温 8 小时空冷加 700℃ 保温 16 小时空冷；圆饼件另有 750℃ 一档。700℃ 时效得到细小的 γ′，强度高；750℃ 时效 γ′ 粗化，塑性好、蠕变抗力略高。件型不同，选档不同。

750℃/345 MPa 五十小时的门槛

750℃/345 MPa 持久寿命不低于 50 小时，是这支合金做盘件的门槛值。这个条件对应的应力水平接近盘心的工作应力，寿命 50 小时是验收的下限，设计寿命要按持久曲线外推再打折。外推时注意温度区间不能跨过 γ′ 的粗化敏感区，跨过去之后斜率变化，外推结果会偏乐观。

终锻 950℃ 与晶粒的连带

盘件的残余应力与加工变形

盘件固溶加时效后，轮缘与轮心的冷却速度不同，残余应力分布是轮缘受压、轮心受拉。粗加工把一层材料去掉，应力重新平衡，盘面就翘。工艺上把粗加工放在固溶之后、时效之前，让应力在时效过程中释放一部分；半精加工后再做一次去应力，温度低于时效温度 30℃；精加工只去 0.5 mm 以内的余量，切削热的对称性比切深更重要。

持久试样的取样方向

盘件的持久试样要从轮缘切向取，这个方向的应力最大、晶粒最粗，数据最保守。试样毛坯用线切割取，切割面留 2 mm 余量，避免切割热影响区进入试样工作段；试样按 GB/T 2039 加工，工作段的直径与过渡圆弧按标准，偏心超过 0.02 mm 会让断裂位置跑偏。试验温度取轮缘工作温度，载荷按设计应力乘 1.2 倍。

锻造加热温度 1140℃、终锻不低于 950℃，终锻温度低、变形量大，晶粒细；终锻温度高、变形量小，晶粒粗。晶粒度与锻件的变形程度、终锻温度密切相关，这一条在盘件上尤其明显：轮心的变形量小，晶粒常比轮缘粗一级，超声检测时轮心的底波衰减大，判缺陷前先测底波。