髙溫合金由于鍛造塑性差,鍛造鍛件時經常出現各種裂紋。尤其是采用鑄錠,由于具有粗大的柱狀晶,鍛造時更易開裂。產生鍛件裂紋的原因主要有:
(1)鉛、鉍、錫等有害雜質含量多,這些元素的熔點低,且分布于晶界上,降低了合金鍛件的塑性。
(2)合金中某些元素(例如,GH4037中的硅、硼及GH2132,GH2135中的硼)含量偏高, 它們在合金中形成脆性化合物,并沿晶界分布,使合金鍛件的塑性降低。
(3)鑄錠表面和內部的質量差,或棒材中存在某些冶金缺陷(例如夾雜物、分層、殘留縮孔、疏松、點狀偏析、碳化物偏析等),鍛件鍛造時引起開裂。
(4)在火焰爐中加熱時,燃料和爐氣中含硫景過高,硫與鎳作用后形成低熔點共晶體, 沿晶界分布,降低了合金鍛件的塑性。
(5)裝爐溫度過髙,升溫速度過快,尤其在加熱鑄錠和斷面尺寸較大的坯料時,由于合金導熱性差,溫度應力大,易引起炸裂。
(6)加熱溫度過高,引起過熱、過燒。
(7)錘擊鍛件過猛或變形量太大。
(8)變形溫度過低或表面溫度下降過多,引起塑性嚴重下降。
(9)變形工藝不當,存在較大的拉應力和附加拉應力。例如,在葉片的葉冠與葉身的轉接處,因毛坯局部發生彎曲,在表層形成拉應力。
鍛造裂紋最常見的有高溫鍛裂和低溫鍛裂兩種。高溫鍛裂是由于加熱溫度過高、晶間結合力減弱而造成的,通常表現為沿晶脆性斷裂。低溫鍛裂是由于變形溫度偏低,合金變形抗力增大,塑性下降,出現加工硬化而造成的,通常表現為穿晶斷裂。
為防止產生裂紋,應當采取如下措施:
(1)對原材料應按有關標準檢查表面和內部質量。要嚴格控制有害元素的含量,某些元素(例如硼)過多時,可適當降低鍛造加熱溫度。
(2)鑄錠和棒材需經扒皮或砂輪打磨淸理后,鍛件毛坯才能加熱鍛造。
(3)鍛件毛坯加熱時應控制爐氣成分、裝爐溫度和升溫速度。
(4)保持鍛造溫度在表7 - 11所列鍛造溫度范圍之內。并要控制變形速度和變形程度。
(5)對于塑性很低的合金鑄錠和中間坯,可采用塑性墊、包套鐓粗等變形工藝。
(6)表面溫度降低過多時,要重新回爐加熱再鍛。
(7)改變坯料形狀,使模鍛時不出現嚴重的局部彎曲,盡量減小拉應力。