gh5188合金均匀化热处理工艺的确定方法
技术领域
1.本发明涉及gh5188合金均匀化工艺方法领域，尤其是一种gh5188合金均匀化热处理工艺的确定方法。
背景技术：
2.gh5188是一种固溶强化型钴基高温合金，具备良好的加工、焊接、抗蠕变性能、耐高温氧化性、高温强度、耐腐蚀性。gh5188可应用于燃气轮机、涡流板、火焰导向器、燃烧室内壁、外壁、封严片等高温部件。现有的技术在gh5188原始铸锭的凝固过程中，存在元素偏析和m6c、m23c6等析出相的缺陷，影响其热塑性和热加工性能。因此，需要对gh5188合金进行适当的均匀化热处理，以达到有效消除元素偏析，提高合金热塑性和热加工性。
技术实现要素：
3.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于确定消除gh5188合金中的成分偏析的相关工艺步骤，从而获得均匀的组织的gh5188合金均匀化热处理工艺的确定方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：gh5188合金均匀化热处理工艺的确定方法，包括如下步骤：
5.a、首先，计算gh5188合金的热力学平衡相图，确定gh5188合金的主要析出相及析出顺序，计算gh5188合金的非平衡凝固曲线，确定gh5188合金的凝固温度范围和各析出相析出温度，其中，将主要析出相的最低析出温度定为tc；
6.b、计算gh5188合金的非平衡凝固元素再分配规律，确定gh5188合金的主要偏析元素，通过光学显微镜或扫描电镜观察gh5188合金铸态组织和析出相的形貌，选取铸锭心部范围的枝晶组织并随机选取测试点，统计合金元素含量，随后，通过公式：元素偏析系数k＝枝晶间溶质元素平均浓度/枝晶干溶质元素平均浓度，来计算gh5188合金铸态组织的元素偏析情况，确定主要析出元素；
7.c、将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至温度t0并保温1-2h，温度t0较tc低δt，其中δt取值范围为20-120℃，然后快速冷却至室温，随后观察所得试样的微观组织，分析试样中析出相是否发生回熔；其中，若不存在回熔现象，则以10-20℃为一级逐级提高加热温度；若试样中析出相发生回熔，则观察是否因析出相快速熔化留下孔洞，若试样微观组织中存在孔洞，则将上一级温度定义为均匀化温度t1；
8.d、将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至温度t1，并保温t1小时，其中t1的取值范围为2-10，然后快速冷却至室温；随后观察所得试样的微观组织是否存在枝晶组织和明显的碳化物析出相，若存在枝晶组织和明显碳化物析出相，则将上一步骤中的t1延长6h，定义为新的t1，直到不存在枝晶组织和明显碳化物析出相并且无过烧留下的孔洞。
9.进一步的是，步骤a中，通过材料模拟软件jmatpro计算gh5188合金的热力学平衡相图。
10.进一步的是，步骤a中，通过材料模拟软件jmatpro计算gh5188合金的非平衡凝固
曲线。
11.进一步的是，步骤b中，通过材料模拟软件jmatpro计算gh5188合金的非平衡凝固元素再分配规律。
12.进一步的是，步骤b中，选取铸锭心部范围的枝晶组织时为随机选取十个测试点。
13.本发明的有益效果是：本发明通过计算gh5188合金的析出相、析出温度和偏析情况，有效缩小均匀化实验范围，减少实验次数，从而高效节能达到消除合金元素偏析、提高材料性能的目的。本发明可以有效节省研发时间，节约研发成本，尤其适用于gh5188合金均匀化热处理工艺之中。
具体实施方式
14.gh5188合金均匀化热处理工艺的确定方法，包括如下步骤：a、首先，计算gh5188合金的热力学平衡相图，确定gh5188合金的主要析出相及析出顺序，计算gh5188合金的非平衡凝固曲线，确定gh5188合金的凝固温度范围和各析出相析出温度，其中，将主要析出相的最低析出温度定为tc；b、计算gh5188合金的非平衡凝固元素再分配规律，确定gh5188合金的主要偏析元素，通过光学显微镜或扫描电镜观察gh5188合金铸态组织和析出相的形貌，选取铸锭心部范围的枝晶组织并随机选取测试点，统计合金元素含量，随后，通过公式：元素偏析系数k＝枝晶间溶质元素平均浓度/枝晶干溶质元素平均浓度，来计算gh5188合金铸态组织的元素偏析情况，确定主要析出元素；c、将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至温度t0并保温1-2h，温度t0较tc低δt，其中δt取值范围为20-120℃，然后快速冷却至室温，随后观察所得试样的微观组织，分析试样中析出相是否发生回熔；其中，若不存在回熔现象，则以10-20℃为一级逐级提高加热温度；若试样中析出相发生回熔，则观察是否因析出相快速熔化留下孔洞，若试样微观组织中存在孔洞，则将上一级温度定义为均匀化温度t1；d、将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至温度t1，并保温t1小时，其中t1的取值范围为2-10，然后快速冷却至室温；随后观察所得试样的微观组织是否存在枝晶组织和明显的碳化物析出相，若存在枝晶组织和明显碳化物析出相，则将上一步骤中的t1延长6h，定义为新的t1，直到不存在枝晶组织和明显碳化物析出相并且无过烧留下的孔洞。
15.在实际操作时，优选通过材料模拟软件jmatpro进行相关的计算，即优选步骤a中，通过材料模拟软件jmatpro计算gh5188合金的热力学平衡相图；优选步骤a中，通过材料模拟软件jmatpro计算gh5188合金的非平衡凝固曲线；优选步骤b中，通过材料模拟软件jmatpro计算gh5188合金的非平衡凝固元素再分配规律。另外，在步骤b中，选取铸锭心部范围的枝晶组织时为随机选取十个测试点，从而在保证数据选取充分的情况下，提高检测效率。
16.实施例
17.通过jmatpro计算gh5188合金的热力学平衡相图和非平衡凝固曲线。确定了gh5188合金的主要析出相有m6c和m23c6，m6c在1286℃先析出，m23c6在1265℃后析出。将1265℃定为tc。通过jmatpro计算gh5188合金的非平衡凝固元素再分配规律，gh5188合金的主要偏析元素为cr、w、ni、co等。通过光学显微镜或扫描电镜观察gh5188合金铸态组织和析出相的形貌。在扫描电镜下选取铸锭心部某处小范围枝晶组织，随机选取十个测试点，通过能谱法测试统计各测试点的合金元素含量。根据公式，元素偏析系数k＝枝晶间溶质元素平
均浓度/枝晶干溶质元素平均浓度，计算gh5188合金铸态组织的元素偏析情况，如表1所示。结合偏析系数和元素含量，确定主要偏析元素为w、cr、ni、co。
18.表1 gh5188合金各元素偏析情况
19.元素crwcsimnconife偏析系数k1.0711.1491.6731.0361.0330.8860.8890.955
20.取δt＝95℃，t0＝tc-δt＝1265-95＝1170℃。将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至1170℃并保温1h，然后快速冷却至室温。观察所得试样的微观组织，试样中析出相未发生回熔,则以10-20℃为一级逐级提高加热温度。将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至1190℃并保温1h，然后快速冷却至室温。观察所得试样的微观组织，试样中析出相发生回熔,但未出现因析出相快速熔化留下的孔洞，则继续以10-20℃为一级逐级提高加热温度。将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至1200℃并保温1h，然后快速冷却至室温。观察所得试样的微观组织，试样中析出相发生回熔,且未出现因析出相快速熔化留下的孔洞，则继续以10-20℃为一级逐级提高加热温度。将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至1220℃并保温1h，然后快速冷却至室温。观察所得试样的微观组织，试样中析出相发生回熔,并由于过烧，析出相快速熔化留下大量孔洞，则将上一级温度1200℃定义为均匀化温度t1。将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至1200℃，并保温6小时，然后以水冷法快速冷却至室温。观察所得试样的微观组织，存在大块的未熔碳化物析出相，则将上一步骤中的t1延长6h至12h，观察分析试样的微观组织。直至将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至1200℃，并保温72小时，然后快速冷却至室温。观察所得试样微观组织，不存在枝晶组织和明显碳化物析出相，且无过烧留下的孔洞。则将t1＝72h确定为gh5188合金的均匀化温度。最终确定gh5188合金的均匀化热处理制度为将铸态gh5188合金置于热处理炉中，随炉加热至1200℃，升温速率为60-100℃/h，保温72h，通过水冷法快速冷却至室温，可以有效消除合金中的成分偏析，获得均匀组织。
21.本发明可以快速确定gh5188均匀化工艺的方法，采用确认的方法可有效消除元素偏析，减少研发成本。本发明技术优势十分明显，市场推广前景广阔。