热处理工艺对IN718高温合金组织及性能研究

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IN718镍基高温合金因具有较好的抗腐蚀特性和高温耐磨损性能,在各种零部件加工的模具中应用较多,广泛应用于各种挤压、冲压工艺,能较好地保证产品质量,也能保证产品的表面光洁度。腐蚀和磨损会造成巨大的损失,有时候合金的损坏不仅会造成大量经济损失,严重的话会机毁人亡,需要引起高度重视。本文选取江西广信新材料股份有限公司的JY400挤压机的模具,研究IN718镍基高温的各项性能。一方面,采用控制变量法研究热处理保温温度和时间对合金的性能影响,分析合金使用寿命,由于合金模具在生产中需要反复使用,而且在每次使用前均需要进行保温预热。所以采用回火处理研究回火温度对IN718合金各项性能的影响,尤其是耐磨损性能。由于模具使用的工况为高温条件,而在研究中难以达到条件,所以结论仅做参考。另一方面,为了进一步为公司提供生产参考,利用Deform模拟软件模拟IN718高温合金的热处理过程和冲压磨损的过程,分析合金的应力场、温度场和磨损失重量等。通过研究分析,结果如下:(1)通过研究热处理温度、时间对IN718合金性能影响,结果表明随着温度、时间的增加,晶粒会变得细小,然后再增大,达到810℃、30min时,晶粒最小,硬度、抗拉强度等各项力学性能最优,断口纹理最清晰、均匀,孔洞少而小,为晶间断裂,用扫描电镜观察表面形貌,EDS分析能谱,可以发现,IN718合金经热处理后,其中的Ni元素会产生团聚现象,对性能有很大的负面影响。通过810℃、30min处理的IN718合金,抗腐蚀性能最佳,腐蚀增重量仅为0.003mg,腐蚀主要消耗的是合金中的Ti、Nb元素。(2)研究回火温度对热处理后的IN718合金,发现合金的各项力学性能相比回火之前会有所降低,这是由于合金中内应力去除的原因。通过EDS能谱分析,发现合金中的相成分无变化,但是晶粒的形状会发生改变,由原来的颗粒状γ’相、γ"相转变为针状的δ相,针状的δ相会增大合金的界面,所以合金的抗拉强度等力学性能会下降。分析磨损表面形貌得:IN718合金的磨损类型为氧化磨损、磨粒磨损、分层磨损的结合。合金在600℃时磨损因素最小,磨损失重量最少,磨损曲线均匀变化。磨损颗粒物少,分层现象不明显,性能最优。(3)通过Deform模拟分析得:合金的温度场、应力场分布都很均匀,810℃、30min时表现最好,同时对回火组进行磨损分析,得600℃时合金的磨损量最少,即抗磨损性能最优。这与实验表征的结论相吻合。
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