铸锭GH3625合金微观偏析及均匀化热处理

GH3625合金是20世纪50年代发展起来的，在650℃以下具有优异的高温蠕变性能、持久性能、抗氧化和抗腐蚀性能。在低温～1095℃具有良好的强度和韧性，被广泛应用于工业燃气轮机、核动力设备、化工厂和海水专用设备的管道系统，是航空、航天、核能、石油和化工等工业关键的零件材料。GH3625合金是一种以钼（Mo）和铌（Nb）为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金，其合金化程度高，含有大量的Al、Ti、Nb和Mo等容易偏析的元素。均匀化处理是为了消除显微偏析，获得均匀的化学成分，改善合金的热加工性能，充分发挥GH3625合金性能潜力的关键工艺。

研究人员对双联工艺冶炼的GH3625合金铸锭的元素偏析情况、均匀化过程中元素再分配以及均匀化动力学进行研究，为制定GH3625合金的均匀化处理工艺提供参考。

实验用GH3625合金，采用真空感应+电渣重熔双联工艺制备，合金的主要化学成分为（质量分数/%）：C0.048，Cr20.24，Mo8.58，Nb3.44，Fe4.93，Al0.18，Ti0.299，Ni余量。在直径120mm的电渣锭R/2处取样，规格为10mm×10mm×12mm的方形试样。将试样分为2组，将第1组试样在1130、1140、1150、1160、1170、1180℃均匀化处理1h，然后立即水淬；第2组试样在1130℃分别保温4、8、16、32h后立即水淬。将2组均匀化处理后的试样经机械抛光后，在30mLHCl+10mLHNO3+50mL（甘油）溶液中进行电解腐蚀（电解参数15V，10s）。分别采用金相显微镜（OM）和场发射扫描电子显微镜（SEM）测量枝晶间距，观察显微组织；利用EDS能谱仪进行微区成分分析，并对析出相进行鉴定；利用Image-ProPlus软件对偏析相进行定量分析。

结果表明：GH3625合金电渣锭存在明显的枝晶间微观偏析，主要偏析元素为Nb、Mo等，形成富Nb的Laves相、MC碳化物；不同元素的偏析程度为Nb＞Mo＞Ti＞Al＞Cr；Nb、Mo、Ti、Al在枝晶间大量富集，使得Laves等多种非平衡相在枝晶间析出；在均匀化过程中，随着均匀化温度的升高和时间的延长，偏析元素逐渐扩散均匀；当热处理制度为1130℃×32h时，元素偏析基本消除；Laves相体积分数随均匀化处理时间呈明显指数函数特征。