GH4l33B合金是一种典型的难变形高温合金，主要用作火箭和航空发动机涡轮盘材料，其合金化程度高，变形抗力大，可变形温度范围窄，热加工成形难度大。锻件的显微组织对合金成分和变形工艺参数非常敏感，由于参数控制不当而形成的异常组织，往往无法通过后续热处理彻底消除。而显微组织对材料的塑性、冲击韧性、疲劳性能及物理性能具有显著影响，这使得热加工工艺成为材料组织、性能控制的重要环节。
GH4133B合金是在GH4133合金基础上通过调整合金元素而发展起来的。合金的热压缩变形行为影响其热加工工艺的制订，但有关该合金此方面的报道并不多见。为此，研究人员研究了变形温度和变形量对不同碳、铝、钛、铌含量的GH4133B合金热压缩变形行为的影响，为预测合金显微组织和热加工工艺条件的制订提供参考依据。
试验设计并自行冶炼了4种不同碳、铝、钛、铌含量的GH4133B合金，合金的化学成分如表l所示。合金经真空感应炉冶炼后浇铸成5kg的铸锭，然后轧制成Φ18mm的圆棒，加工成Φ8mm×15mm的圆柱试样，在Gleeble3500型热模拟试验机上进行热模拟压缩试验，试验温度为1100、1150、1180℃，压缩前保温30s，变形量分别为15%、3O%、50%，应变速率为1s-1。热变形后的试样迅速水淬，以保持变形后的组织。
表1 4种GH4133B合金的实测化学成分（质量分数）
|
合金 |
C |
Cr |
Al |
Ti |
Nb |
B |
Ce |
S |
P |
Mg |
Zr |
|
1 |
0.062 |
20.8 |
0.84 |
2.69 |
1.48 |
0.008 |
0.01 |
0.005 |
0.008 |
0.01 |
0.03 |
|
2 |
0.040 |
21.0 |
0.90 |
2.86 |
1.46 |
0.008 |
0.01 |
≤0.007 |
≤0.015 |
0.01 |
0.03 |
|
3 |
0.100 |
21.0 |
1.11 |
2.86 |
1.46 |
0.008 |
0.01 |
≤0.007 |
≤0.015 |
0.01 |
0.03 |
|
4 |
0.052 |
21.0 |
0.76 |
2.51 |
1.30 |
0.008 |
0.01 |
≤0.007 |
≤0.015 |
0.01 |
0.03 |
利用Thermo-Calc热力学计算软件以及相应的镍基数据库对合金中的平衡析出相进行热力学模拟计算，在不同温度下，合金中的平衡稳定相及其组成根据系统Gibbs自由能最小的原理来确定。计算表明，碳含量（质量分数，下同）在0.04%～0.1%之问时，碳化物的平衡析出温度为1300～1315℃，远远高于本热压缩试验的变形温度上限，因此可以认为，在1100～1180℃的压缩过程中，合金的变形行为受到碳化物的影响。而GH4133B合金的γ′相的析出温度在930～950℃，可以认为在本试验所设计的变形温度下变形时，γ′相完全溶解，不存在强化作用。研究结果表明：
（1）不同成分GH4133B合金的热变形抗力随着变形温度的升高而迅速降低。
（2）提高变形温度和增大变形量能够促进动态再结晶的进行，碳质量分数为0.062%时合金的热变形性能最好，减少或增多碳含量都对合金的压缩塑性产生不利影响；降低铝、钛、铌含量，由于变形抗力下降，塑性亦保持良好。
（3）碳的质量分数为0.062%时，最佳变形温度为1100℃，变形量为50%。
（晓红）
