高溫合金的性能與其組織有密切關(guān)系,高溫合金的組織是可以通過(guò)熱處理來(lái)調整的,如合金的晶粒大小,碳化物形態(tài)和分布,金屬間化合物(Y')的大小和分布等都是通過(guò)熱處理工藝來(lái)控制的。對于變形合金來(lái)說(shuō),熱處理尤為重要。高溫合金的熱處理一般由固溶處理、中間處理和時(shí)效處理組成。


一、固溶處理


 固溶處理是為了溶解基體內碳化物、Y'相等以得到均勻的過(guò)飽和固溶體,便于時(shí)效時(shí)重新析出顆粒細小、分布均勻的碳化物和Y等強化相,同時(shí)消除由于冷熱加工產(chǎn)生的應力,使合金發(fā)生再結晶。其次,固溶處理是為了獲得適宜的晶粒度,以保證合金高溫抗蠕變性能。固溶處理的溫度范圍大約在980~1250℃之間,主要根據各個(gè)合金中相的析出和溶解規律及使用要求來(lái)選擇,以保證主要強化相必要的析出條件和一定的晶粒度。對于長(cháng)期高溫使用的合金,要求有較好的高溫持久和蠕變性能,應選擇較高的固溶溫度以獲得較大的晶粒度;對于中溫使用并要求較好的室溫硬度、屈服強度、拉伸強度、沖擊韌性和疲勞強度的合金,可采用較低的固溶溫度,保證較小的晶粒度。高溫固溶處理時(shí),各種析出相都逐步溶解,同時(shí)晶粒長(cháng)大;低溫固溶處理時(shí),不僅有主要強化相的溶解,而且可能有某些相的析出。對于過(guò)飽和度低的合金,通常選擇較快的冷卻速度(如油、水冷);對于過(guò)飽和度高的合金,通常為空氣中冷卻。


二、中間處理


  中間處理即二次固溶處理或中間時(shí)效處理,其主要作用是改變晶界上析出的碳化物數量、形態(tài)和分布,其次是在合金中造成大小兩種Y的合理分布,以顯著(zhù)提高合金的持久壽命和塑性。中間處理的溫度大約在1000~1150℃,在保溫和冷卻過(guò)程中,晶界析出鏈狀碳化物,起強化晶界作用。對于過(guò)飽和度低的合金,經(jīng)中間處理后,可以避免晶界細胞狀M23C6析出,在晶界產(chǎn)生富鉻的塊狀碳化物,由于晶界區域鉻濃度降低,提高了鋁、鈦的溶解度,使Y'溶于基體內,造成晶界貧Y區的出現。適當寬度的貧Y區有一定塑性,在高溫應力作用下能發(fā)生松弛,解除應力集中,延緩裂紋產(chǎn)生,提高持久壽命。貧”區過(guò)窄,持久塑性差;貧Y'區過(guò)寬,則蠕變速度高,都會(huì )導致早期破斷。對于過(guò)飽和度高的合金,經(jīng)中間處理后,在晶界析出鏈狀碳化物M3C。,使晶界附近鉻、鉬等貧化,而鋁、鈦濃度相對增高,往往形成包覆晶界碳化物的Y包膜,對持久性能是有利的。中間處理時(shí),析出大尺寸γ相,使合金最終時(shí)效后得到大小兩種尺寸的Y相,以改善合金的綜合性能和長(cháng)期組織穩定性。對于碳化物理化的鐵基合金,一般不采用中間處理。


三、時(shí)效處理


  時(shí)效處理能使合金充分而均勻析出強化相。在時(shí)效溫度下不應引起強化相的溶解和聚化,保證強化相的尺寸合適。時(shí)效溫度一般在700~950℃,時(shí)效溫度取決于強化相的數量和合金成分,隨鋁、鈦含量增加而增高。過(guò)飽和度高的合金,由于在固溶處理和中間處理的冷卻過(guò)程中Y相已大量析出,所以最后的時(shí)效處理只產(chǎn)生較小的組織變化。許多鑄造合金不進(jìn)行熱處理或只進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱處理,例如只進(jìn)行幾個(gè)小時(shí)的固溶或時(shí)效處理就可以使用,甚至不進(jìn)行熱處理就使用。隨著(zhù)合金逐漸復雜化,為了改善某些綜合性能,也可采用與變形合金相似的熱處理,經(jīng)固溶處理后,能使鑄態(tài)組織局部均勻化,但鑄造合金的枝晶偏析等不會(huì )完全消除。


 總之,熱處理與合金的組織和性能有密切關(guān)系,通過(guò)適宜的熱處理可充分發(fā)揮材料的潛力。