GH4169G合金高强涡轮盘锻件的试制

罗恒军 谢 静 廖 佳 孙文儒 张伟红 信 昕

(1.中国第二重型机械集团万航模锻厂，四川618013；2. 中国科学院金属研究所，辽宁 110016)

GH4169 合金具有优异的组织和性能，是目前世界上用量最大的高温合金，占世界高温合金年产量的1/3 以上。利用P、B 的复合强化作用，在GH4169 合金成分的基础上进一步发展了GH4169G 合金，不仅持久和蠕变性能成倍提高，而且使用温度提高至680℃。本文在工业条件下试生产了GH4169G合金高强涡轮盘锻件，并分析了组织和性能。

1 试制过程

高强涡轮盘典型锻件形状如图1所示。锻件试制用原材料规格∅250 mm×520 mm。原材料高低倍组织如图2和图3所示。低倍组织均匀，显微组织为晶粒度7级包围2.5级的混晶组织，在后续的锻造工序中，应选择合适的变形量和变形温度，以改善组织均匀性。

锻件生产路线：下料→倒角→包套→加热→镦饼→车端面检测、腐蚀→机加∅90 mm定位孔→加热→模锻→空冷。

镦饼在50 MN油压机上进行，镦饼后车饼坯两端面，然后进行检测和表面腐蚀检查。检查合格的饼坯在1MJ对击锤上进行模锻，一火成形，成形后锻件进行空冷。

2 结果分析

图4所示为高强涡轮盘锻件组织。整个盘件低倍组织十分均匀，未发现白斑、黑斑及标准规定不允许的冶金缺陷，流线随形。碳化物、碳-氮化物、Ni3Nb相均符合标准要求。按照高强涡轮盘取样图取样位置要求，在1#和2#位置观察锻件的显微组织，其中1#位置晶粒度为8.5级，2#位置晶粒度为9级，均满足技术条件要求的8级要求，且组织细小均匀，无明显的混晶组织。

图1 高强涡轮盘锻件简图Figure 1 The diagram of high strength turbine disc forging

图2 原材料低倍组织 Figure 2 The macrostructure of raw material

图3 原材料显微组织Figure 3 The microstructure of raw material

图4 GH4169G合金高强涡轮盘锻件组织Figure 4 The structure of high strength GH4169G alloy turbine disc forging

Rp0.2/MPaRm/MPaA(%)Z(%)室温力学性能1 2601 2701 4401 48016141918标准要求≥1 100≥1 345≥12≥15650℃力学性能1 0701 0401 2101 14020205760标准要求≥930≥1 080≥12≥15680℃力学性能9959951 0701 07021266469标准要求实测实测实测实测光滑持久缺口持久650℃、725 MPa条件下的持久性能时间/h155.5152.4A(%)13.321.9结果断断结果未断未断标准要求≥75≥5断未断680℃、725 MPa条件下的持久性能96.733.2断未断标准要求实测实测实测实测持续时间/h总塑变比(%)595℃、825 MPa条件下的蠕变性能75125751250.0970.1250.0970.125标准要求≥75≤0.2

高强涡轮盘锻件的主要力学性能见表1。从表1可以看出，试制的锻件室温力学性能和 650℃拉伸性能皆满足技术标准要求，且高温持久和蠕变性能优异，长寿命特点突出。

3 结论

在工业条件下生产的GH469G合金高强涡轮盘锻件的晶粒度达到ASTM8级以上，组织性能均满足GH4169G技术条件要求，且持久和蠕变性能优异，长寿命特点突出。

[1] 孙文儒，陈国胜，罗恒军，冀胜利，郭浩，刘东，郭守仁，胡壮麒. 工业生产GH4169G合金棒材和盘锻件的组织性能. 钢铁研究学报，2012，增刊2(23).

[2] 罗恒军，谢静，程槿. GH4169合金涡轮盘锻件晶粒度分析和控制. 大型铸锻件，2010(6).

[3] 罗恒军，谢静，齐占福，程槿，沈文涛，刘晓飞. GH4169涡轮盘控制技术研究. 大型铸锻件，2012(2).