試驗(yàn)用材料試驗(yàn)用材料是采用經(jīng)真空感應(yīng)+真空自耗的冶煉工藝制備Φ240mm的GH710合金錠坯，經(jīng)自由鍛單向拔長為Φ210mm的鍛棒，原材料化學(xué)成分見。原材料低倍組織致密，無其它肉眼可見的冶金缺陷，但晶粒組織較為粗大，部分大晶粒內(nèi)部存在殘留枝晶，顯微組織。由于GH710合金合金化程度高，鑄錠中易產(chǎn)生元素偏析，鑄態(tài)組織枝晶嚴(yán)重，枝晶間富含大量初生γ′及MC相，使得鑄錠熱變形性能較差，開坯時(shí)極易產(chǎn)生鍛造裂紋。棒材低倍組織粗大及殘留枝晶的存在，主要是原因鍛造開坯變形量不夠。
試驗(yàn)方法合金等溫鍛造實(shí)驗(yàn)在6300kN液壓機(jī)上進(jìn)行，模具材料采用鑄造高溫合金，坯料加熱溫度1100℃。等溫鍛造渦輪盤鍛件空冷后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)熱處理：1170℃×4h，空冷+1080℃×4h，空冷+845℃×24h，空冷+760℃×16h，空冷。按照常規(guī)程序制備金相試樣，侵蝕劑為50ml氫氟酸+20ml鹽酸+10ml過氧化氫。
鍛造工藝對合金組織性能影響為有效消除GH710合金棒材中的粗大低倍組織及殘留枝晶，同時(shí)使合金具有良好的成形性，采用等溫鍛造工藝進(jìn)行了合金變形實(shí)驗(yàn)，坯料加熱溫度均為1100℃，變形量分別為50%和70%.
GH710合金在進(jìn)行等溫鍛造變形時(shí)，具有良好的塑性，一次變形量達(dá)到50%和70%時(shí)，餅坯外觀完整性好，沒有出現(xiàn)鍛造裂紋。合金經(jīng)等溫鍛造變形后，微觀組織得到明顯改善，棒材中的粗大真空晶粒組織得到有效破碎，合金實(shí)現(xiàn)了完全再結(jié)晶。餅坯各部位變形均勻，沒有變形死區(qū)。其顯微組織。
等溫鍛造餅坯經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)四段熱處理后，切取試樣，對其室溫拉伸、980℃光滑持久性能、815℃缺口持久性能進(jìn)行了測試。具有低倍粗晶的GH710合金經(jīng)等溫鍛造變形后，餅坯鍛件具有良好的室溫強(qiáng)度和高溫持久性能，并且鍛件各部位性能都非常均勻，性能結(jié)果分散性很小。
等溫鍛造GH710合金組織均勻，低倍組織和顯微組織檢測分析都未發(fā)現(xiàn)大于1mm的粗大晶粒;815℃缺口持久壽命達(dá)到114h也未拉斷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)的≥30h的技術(shù)要求;980℃光滑持久壽命達(dá)到80h之上，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)的≥30h的技術(shù)要求。
等溫鍛造渦輪盤組織為驗(yàn)證等溫鍛造工藝制造GH710合金渦輪盤的合理性，對盤件等溫模鍛成形工藝進(jìn)行了研究，將等溫鍛造工藝成功應(yīng)用到GH710合金渦輪盤模鍛件的研制。試制出外觀質(zhì)量良好的GH710合金Φ240mm渦輪盤等溫鍛造模鍛件，并對鍛件組織性能進(jìn)行了測試分析。
GH710合金等溫鍛造渦輪盤鍛件，晶粒細(xì)小，鍛件各部位組織均勻，鍛造流線沿鍛件輪廓連續(xù)分布，沒有變形死區(qū)，鍛件低倍組織如所示。渦輪盤鍛件輪轂、輪輻和輪緣各部位的晶粒度均勻細(xì)小，在晶界上有γ′相析出，鍛件各部位顯微組織如所示。
等溫鍛造渦輪盤力學(xué)性能將GH710合金等溫鍛造渦輪盤鍛件進(jìn)行四段標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，按照文獻(xiàn)<5>要求切取試樣測試其力學(xué)性能，等溫鍛造渦輪盤鍛件力學(xué)性能結(jié)果完全滿足了文獻(xiàn)<6>的技術(shù)要求。其室溫拉伸性能σb達(dá)到1200MPa，比標(biāo)準(zhǔn)要求的890MPa高出300MPa以上;815℃缺口持久壽命達(dá)到64150h試樣尚未拉斷;而980℃光滑持久性能是在壽命超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的≥30h后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場情況，加大試驗(yàn)應(yīng)力將試樣強(qiáng)制拉斷。
