燃气轮机用GH4698合金涡轮盘锻造工艺

文／宗师，李辉，张凯·西安三角防务股份有限公司

燃气轮机涡轮盘材料GH4698是一种特殊的镍基高温合金，其合金化程度较高，锻造时具有较高的变形抗力和较窄的变形温度范围，所以要满足锻件的内在质量要求，必须制定合理的工艺路线。本文从材料的化学成分、锻造工艺、数值模拟和试制生产等方面介绍了涡轮盘的生产过程。经验证通过热处理固溶、时效后的涡轮盘锻件，显微组织、力学性能完全达到使用要求，并且已批量生产，效果良好。

GH4698合金是以γ'相为强化相的沉淀强化型难变形镍基合金，主要强化元素为铝、钛、钼、铌、铬等，其合金化程度较高，锻造时具有较高的变形抗力和较窄的变形温度范围，给锻造带来困难。主要用作大型燃气轮机涡轮盘材料，使用条件恶劣，性能要求苛刻。

锻件的化学成分及性能要求

该涡轮盘锻件的原材料采用牌号为GH4698的高温合金，化学成分要求见表1，力学性能要求见表2。

锻件不得存在过烧、过热组织，表面不得存在空洞、针孔、裂纹、分层、疏松、环形偏析和外来夹杂等缺陷。GH4698属镍基高温合金，该材料锻造温度范围窄，为了获得最佳使用性能，必须精确控制锻造温度，当锻件温度降至再结晶温度以下进行锻造时，会对内部组织造成严重影响，形成混晶。所以要满足锻件的质量要求，必须合理分配镦饼及模锻过程中坯料的变形量，控制在50%～70%，模锻过程中对坯料进行硬包套，保证坯料能够有较高的始锻温度，严格控制坯料在锻造过程中的转移时间及终锻温度。……