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GH536合金管“白圈”现象原因分析

GH536合金是主要用铬和钼固溶强化的一种含铁量较高的镍基高温合金,适用于制造航空发动机的火焰筒、燃烧室部件和其他高温部件。用GH536合金制造的管子主要用于航空发动机的燃油总管或分油管。 

  某批管子规格为Φ8.3mm×2.3mm,经复验管子性能测试合格,晶间腐蚀合格,晶粒度8~7.5级,符合标准要求。但发现管子外壁出现“白圈”现象。 

  科研人员对发现“白圈”的管子取样进行组织分析。在较低倍数下观察,管材边缘存在白亮层,放大观察发现管材外壁析出相较基体少,而且外壁晶粒大于基体晶粒。与合格管材组织对比,发现有“白圈”的管子基体组织晶粒细小,小的析出相明显多于合格管材,大的析出相与合格管材相当。 

  将该批管材分别在1130、1150、1190℃三个固溶温度下进行热处理,保温12min,水冷。通过对比发现,固溶温度越高,析出相越少。1150℃晶粒无明显长大,1190℃时晶粒明显长大。 

  通过组织分析可以看出,“白圈”组织中可见少量的析出相和晶界,但与合格管材组织对比属正常组织。也就是说基体组织为不正常组织,表现在晶粒细小、析出相多,反衬管子外壁出现白圈,产生“白圈”的实质是管壁组织不均匀。 

  GH536合金管材的标准热处理制度为1130~1170℃,快冷;保温时间≤30min。该批管子采用1130℃×10min固溶处理,管坯经多道次轧制,每轧制一次,固溶一次,累计变形量较大。再结晶时加热温度越高,晶粒尺寸便越大,当加热温度一定时,保温时间过长也会使晶粒长大。而该批管子采用标准热处理制度的下限,保温时间10min对于2.3mm厚的管壁有些固溶不充分,所以,晶粒较细。在相对较低的固溶温度下,造成管坯析出相也较多。而管坯在最后一道变形工序是冷拨,管坯预留的冷拔余量一般是一定的,也就是说管子外壁变形量与合格管子差异不大,那么出现问题的是管坯组织。 

  生产1.0mm厚的管材时保温时间是10min,生产2.3mm厚的管子保温时间仍然选择10min,这会导致厚管子受热不均匀,内部组织固溶不充分,也是造成管子组织不均匀的原因之一。 

  综上分析认为,管子“白圈”现象的产生是由于管坯在轧制过程中固溶温度低、保温时间短造成基体与外壁组织不均匀所致。对该规格管子,在轧制道次不变,保证合理变形量的前提下,将固溶温度调至1150℃,保温时间20min,管材组织得到了改善,未再出现“白圈”现象。 


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