GH4169合金被稱為高溫合金“性能之王”，在深冷和高溫條件下均得到極其廣泛應(yīng)用。我國于70年代開始研制該合金，目前國內(nèi)對GH4169合金的研發(fā)逐漸深入，其中如何獲得細小均勻的晶粒組織是一個重點方向?？蒲腥藛T主要研究GH4169合金4500t壓機鍛造開坯和18MN徑鍛成材工藝及其新鍛造工藝對合金晶粒尺寸的影響。

某公司供某航空廠的GH4169合金棒材出現(xiàn)了2爐晶粒度用戶復(fù)檢不合格現(xiàn)象，具體情況：規(guī)格Ф180mm，工藝路線為真空+自耗+鍛造，晶粒度問題為棒材中心晶粒度1～2（0）級60%，3～4級40%/1～2級40%，3～4級60%。經(jīng)分析棒材心部出現(xiàn)粗晶（混晶）現(xiàn)象的原因：
（1）原始晶粒組織粗大。
（2）棒材心部粗晶組織未得到充分破碎。

GH4169合金棒材原標準要求晶粒度細于4級，而目前我國開發(fā)的新機如“大運”用棒材要求晶粒度細于6級，傳統(tǒng)工藝已無法滿足GH4169合金新機材料對晶粒度的要求，必須對GH4169合金生產(chǎn)工藝特別是鍛造工藝進行改進。

GH4169合金的固溶溫度較低（950℃～980℃），處于再結(jié)晶溫度（930℃～940℃）與聚集再結(jié)晶溫度（980℃，晶粒開始長大溫度）之間，熱加工工藝的操作好壞基本決定了合金的組織和性能。根據(jù)GH4169合金不同溫度下的GLEEBLE試驗結(jié)果可知，GH4169合金鍛造在900℃～1080℃溫度范圍內(nèi)面縮率達到50%以上，該溫度范圍可以認為是鍛造塑性區(qū)，在970℃～1040℃面縮率達到65%的峰值，該溫度可以認為是最佳塑性溫度區(qū)。而徑鍛過程GH4169合金的溫度效應(yīng)體現(xiàn)為，棒材心部升溫在20℃～30℃，表面溫度在開鍛溫度上下波動，溫度下降很小。GH4169合金相形貌控制是該合金終鍛溫度控制的關(guān)鍵，GH4169合金的終鍛溫度最佳控制范圍是930℃±10℃。單向拔長和采用兩次鐓拔拔長晶粒組織對比照片可知，反復(fù)鐓拔對鋼錠的組織破碎和棒材組織性能一致性十分有利。利用流函數(shù)法對鍛透性進行了解析，認為徑鍛過程當L/D（L為每打擊一次坯料的壓下量，D為棒材直徑）小于某一值時，鍛件就鍛不透。GFM精鍛機三維成型鍛透性數(shù)值模擬研究認為，當心部的等效應(yīng)變值大于0.2時，坯料方可被鍛透?？蒲腥藛T在研究徑鍛工藝時也都提出在大變形量后要增加一個道次給回復(fù)—再結(jié)晶一個時間的結(jié)論。

根據(jù)要求試驗了控制4級晶粒組織的新工藝：Ф508mm自耗錠采用兩鐓兩拔工藝在4500噸壓機開坯+18MN徑鍛成材。

控制6級晶粒組織的新工藝：冶煉過程控制Ф508mm自耗錠長度1400mm左右，采用三鐓兩拔工藝在4500噸壓機開坯+18MN徑鍛成材，成材規(guī)格Ф250mm（車光）。值得一提的是整個鍛造過程都采用軟包套，包套采用內(nèi)層保溫棉外層玻璃絲布的手段，壓機開坯時包套作用顯著。研究結(jié)果表明：

（1）GH4169合金棒材晶粒度不合格的根本原因是鍛造過程采用單向拔長工藝，導(dǎo)致棒材變形量偏小、動態(tài)再結(jié)晶不充分引起的。
（2）GH4169合金鍛造過程應(yīng)嚴格控制變形溫度，包括開坯溫度、徑鍛溫度、終鍛溫度。
（3）GH4169合金鍛造開坯采用兩鐓兩拔+拔長工藝，火次變形量控制在40%～50%。徑鍛成型時宜采用較小的錘擊頻率，較大的壓下量變形，最后道次要控制成型及終鍛溫度。

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