1前言
随着冶金、国防、医药、石油、化工等工业的迅速发展，对金属材料的耐高温、高压、腐蚀、高辐照等要求更高，使得高性能镍基合金有了更大的发展。含有Cr，Ni，W.Mo的HastelloyC合金，因其耐高温及耐“氧化-还原”复合介质性能不同，因此在耐热、耐蚀等方面得到了广泛的应用。
然而，在热处理加热时，特别是在敏化温度下，加入大量的金属间相和碳化物，从而减少了合金的机械特性和切削特性。所以，为了确保合金的适当的热处理工艺，必须对其进行适当的析，以确保其性能的优异。目前，国内外学者对Hastelloy系列合金的析出的研究已经有了一些研究，但都限制了轧材，并且在析出较低的合金中的作用，其性能的研究很少针对相同的合金，铸造组织状况和合金的特性与轧材有明显的差别，本文对镍基合金进行了研究。
2试验合金的冶炼及热处理
试验合金是在中频感应该电炉中使用不氧化法冶炼.所使用的金属炉料包含了工业纯铁、金属铬、钨、钼和电解镍。将试验合金液浇注基尔试块,浇注温度为℃,合金的化学成分见表1。
为了研究不同的热处理工艺对合金性能的影响,对选定成分的铸造镍基合金进行了以下么种热处理试验:(1)℃×1h水淬;(2)℃×1h水淬;(3)℃×1h水淬﹔(4)℃×1h水淬。通过比较不同热处理工艺下各种性能的试验结果,以便选择适宜的热处理工艺方案。
3试验方法
3.1合金的金相组织分析
利用光显微镜在、倍率下进行金相组织观察。为探讨合金中的相位类型，采用X-射线衍射实验，采用透射电镜的方法对相位进行分析，并利用电子检测针获得相位组。
3.2合金的力学性能试验
基尔试块经不同热处理后,加工成10mm,标距L=5d的拉伸试样和梅氏U型缺口的冲击试样。试验是在万能强度试验机上测试σb，δ，ψ如,在冲击试验机上测试a值和硬度试验机上测出HB。
3.3合金的切削加工性能试验3.3.1切削力试验
采用不同热处理合金的试棒，在汽车床上对其进行切削实验。利用石英晶体压力电式单向测力计(YDC-78)对主要切削力进行了测量。试验在r/min,水平进给0.13mm/r,径向进给0.2mm/r的固定参数下进行。测试的数据由FDH一2型电荷放大器和sC-16型光线记录示波器给出。
3.3.2刀具温度试验
利用该方法对不同热处理工艺的合金试件进行检测，以测定刀具的温度，以分数伏数。
4试验结果及分析
4.1金相组织
试验合金经不同热处理后的金相组织见图1。
从图1可以看出，这种合金的沉淀相多，有岛状、块状和针状，为分析相结构，对各种处理的合金进行了X-射线衍射分析，见图2。
从图2可以看出，在合金中析出相具有相、相、MC型碳化物。当固溶处理温度增加时，P相和u相与基质相溶解，而MC几乎全部溶解。
电子探针测定的Р相和μ相的化学成分见表2.试验中发现,不同的热处理析出的Р相和相的化学成分是有些差异的·但是其明显富Mo。图3为合金的二次电子象.可看出析出相的形貌。为了考察析出相在化学成分上与基体之间的差异,对析出相作了元素线扫描,如图4所示。由图4可见,小的颗粒状析出相是富Cr,Mo,W的;大的岛状析出物是由两部分组成,内部为白区,边缘为黑区.由元素线扫描曲线可以看出,内部白区富Mo较多。将X-射线衍射分析结果,电子探针结果和光学显微镜观察结果结合起来,可初步判定﹐在照片上大块呈岛状析出物,其内部为Р相,外部为μ相,微小颗粒状析出物为M6C相。镍基合金由于溶碳能力低于钢,即使将碳量降低至0.03%(对钢而言,含碳量已是很低)仍有较多的碳化物折出,而较多的Cr,Mo、W.V的加入，更促进了拓扑密堆相μ、P相的析出。由图1金相照片可见.这些析出相大多是在枝晶间和沿晶界析出,这必然对合金性能产生影响。4.2力学性能
经不同热处理的试验合金力学性能见表3由表3可见,试验合金经℃x1h水冷处理时,其强度和塑韧性均较低,这主要是由于在此温度下保温h热处理时,其析出相较多、P相、μ相和M6C沿晶界和晶内大量存在，对力学性能产生不利的影响,特别是冲击韧性明显降低;随着固溶温度的提高,力学性能的各项指标均有不同程度的提高,综上所述,为了保证合金具有良好的力学性能,合金热处理的加热温度应采用℃为宜。4.3切削加工性能
从力学性能的试验结果可以看出,铸造镍基合金是高韧性的合金，其切削加工性能很差,生产试验表明,在切削铸造镍基合金时,不仅需要很大的切削力,刀具温度高,而且加工时经常发生振动,致使加工表面粗糙,因此,通过适宜的热处理改善切削加工性能的研究是十分重要的课题。4.3.1热处理工艺对切削力的影响
对不同热处理的试验合金,测量了主切削力动态曲线。其主切削力平均值见表4。随着热处理固溶温度的提高，主切削力逐渐下降,℃×1h固溶处理时主切削力最小。分析其原因主要是由于较高的固溶处理温度下,根据试块的壁厚保温一定时间,使析出相几乎全部固溶于基体中,然后迅速水冷﹐使其来不及再析出,这样,硬质相如Р相、相等不会对切削加工性能带来不利影响。4、3.2热处理对刀具切削温度的影响
试验合金经不同热处理后刀具切削温度试验结果见表5。表中数据是在不同的转数和进给的条件下测得的.由表5可见,随着热处理固溶温度的提高,刀具的切削温度下降,因而减小了刀具的磨摄。这对于铸造镍基合金切削加工困难问题的解决,起到有利作用。5结论
根据上述研究结果,可得出如下结论;
（1）试验合金在℃~℃热处理温度区间,很容易析出相、μ相和MC相,对合金的热处理研究表明,适宜的热处理工艺是加热温度为℃士10℃,保温1h后水冷的固溶处理。（2）该合金经℃×1h固溶处理后具有最佳的综合力学性能。（3）这种铸造镍基合金经适宜的固溶处理后,可降低切削力和刀具切削温度.使合金的切削加工性能得到明显改善。