Page 122 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

不到控制晶粒扩大的作用，常易使锻件的本质晶粒度不合格；含铝量过多，压力
加工时在形成纤维组织的条件下易形成木纹状断口、撕痕状断口等。又如，在奥
氏体不锈钢中，n、Si、Al、Mo 的含量越多，则轶素体相越多，锻造时愈易形成

带状裂纹，并使零件带有磁性，如原材料内存在缩管残余、皮下起泡、严重碳化
物偏析、粗大的非金属夹杂物（夹渣）等缺陷，锻造时易使锻件产生裂纹。原材
料内的树枝状晶、严重疏松、非金属夹杂物、白点、氧化膜、偏析带及异金属混
入等缺陷，易引起锻件性能下降。原材料的表面裂纹、折叠、结疤、粗晶环等易

造成锻件的表面裂纹。
（三）锻造工艺过程对锻件质量的影响
锻造工艺过程一般由以下工序组成，即下料、加热、成形、锻后冷却、酸洗
及锻后热处理。锻造过程中如果工艺不当将可能产生一系列的锻件缺陷。加热工

艺包括装炉温度、加热温度、加热速度、保温时间、炉气成分等。如果加热不当，
如加热温度过高和加热时间过长，将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。对于断面
尺寸大及导热性差、塑性低的坯料，若加热速度太快，保温时间太短，往往使温
度分布不均匀，引起热应力，并使锻件坯料发生开裂。锻造成形工艺包括变形方

式、变形程度、变形温度、变形速度、应力状态、工模具的情况和润滑条件等，
如果成形工艺不当，将可能引起粗大晶粒、晶粒不均、各种裂纹、折叠、穿流、
涡流、铸态组织残留等。锻后冷却过程中，如果工艺不当可能引起冷却裂纹、白
点、网状碳化物等。

（四）锻件组织对最终热处理后的组织和性能的影响
奥氏体和铁素体耐热不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金等在加热和冷却过
程中，没有同素异构转变的材料，以及一些铜合金和钛合金等，在锻造过程中产
生的组织缺陷用热处理的办法不能改善。在加热和冷却过程中有同素异构转变的

材料，如结构钢和马氏体不锈钢等，由于锻造工艺不当引起的某些组织缺陷或原
栻料遗留的某些缺陷，对热处理后的锻件质量有很大影响。现举例说明如下：有
些锻件的组织缺陷，在锻后热处理时可以得到改善，锻件最终热处理后仍可获得
满意的组织和性能。例如，在一般过热的结构钢锻件中的粗晶和魏氏组织，过共

析钢和轴承钢由于冷却不当引起的轻微的网状碳化物等。有些锻件的组织缺陷，
用正常的热处理较难消除，需用高温正火、反复正火、低温分解、高温扩散退火
等措施才能得到改善。有些锻件的组织缺陷，用一般热处理工艺不能消除，结果

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