摘要：GH2132高温合金棒材凭借其优异的高温强度和抗腐蚀性能，广泛应用于航空发动机、燃气轮机等高温设备的关键部件制造。本文依据执行标准GJB3165A-2020，研究了规格为Φ65毫米、热轧磨光交货状态下的GH2132高温合金棒材的冲击性能。采用电炉与电渣重熔相结

GH2132高温合金棒材凭借其优异的高温强度和抗腐蚀性能，广泛应用于航空发动机、燃气轮机等高温设备的关键部件制造。本文依据执行标准GJB3165A-2020，研究了规格为Φ65毫米、热轧磨光交货状态下的GH2132高温合金棒材的冲击性能。采用电炉与电渣重熔相结合的冶炼方式制备棒材，通过系统的冲击试验，分析了其在不同温度下的冲击韧性和断裂行为。实验结果表明，GH2132棒材在室温和高温下均表现出良好的冲击韧性，裂纹扩展特征与显微组织密切相关。研究为高温合金棒材在极端工况下的应用提供了重要参考。

引言

高温合金因其在高温、高应力环境下保持卓越性能，被广泛应用于航空、航天及能源等领域。GH2132作为一种镍基高温合金，以其高镍含量和复杂的合金体系，具备优异的高温强度、抗氧化和抗腐蚀性能，成为航空发动机叶片、燃气轮机转子等关键部件的重要材料。然而，高温合金在实际应用中，尤其是在冲击载荷下，其韧性和抗裂性能直接影响部件的可靠性和使用寿命。本文依据执行标准GJB3165A-2020，针对规格为Φ65毫米、热轧磨光交货状态下的GH2132高温合金棒材，系统研究其冲击性能，旨在揭示其在不同温度下的韧性表现及断裂机制。

材料与方法

材料

合金牌号：GH2132

规格型号：Φ65毫米

交货状态：热轧磨光

冶炼方式：电炉 + 电渣重熔

化学成分：依据执行标准GJB3165A-2020，具体成分见表1。

表1 GH2132高温合金的化学成分（质量百分比）

冶炼与加工工艺

GH2132高温合金棒材采用电炉进行初步熔炼，随后通过电渣重熔（ESR）工艺进一步净化熔体，减少夹杂物和气孔，提高材料的纯净度和致密性。熔炼完成后，熔体被铸造成Φ65毫米的棒坯，随后进行热轧和磨光处理，以达到所需的尺寸精度和表面质量。

冲击试验方法

依据执行标准GJB3165A-2020，对GH2132高温合金棒材进行冲击试验。试样采用摆锤冲击试验机，在室温（25°C）、600°C和800°C条件下进行冲击韧性测试。试样尺寸和制备方法按照标准要求执行，具体步骤如下：

试样制备：从热轧磨光棒材中切割标准冲击试样，尺寸为V型缺口试样。

试验温度控制：试样在预热炉中加热至设定温度，保持稳定后取出进行冲击试验。

冲击试验：使用摆锤冲击试验机进行冲击，记录吸收能量和断裂形貌。

断口分析：采用扫描电子显微镜（SEM）对断口进行形貌分析，揭示断裂机制。

力学性能测试

除了冲击试验，还对GH2132棒材进行了拉伸试验和硬度测试，以全面评估其力学性能。具体方法如下：

拉伸试验：使用万能材料试验机，测定抗拉强度、屈服强度和延伸率。

硬度测试：采用洛氏硬度计（HRC）测定棒材的硬度分布。

结果与讨论

化学成分分析

表2 GH2132无缝管的实际化学成分

化学成分分析结果表明，GH2132高温合金棒材的成分均匀，所有元素含量均在标准规定范围内，保证了材料的综合性能。

显微组织分析

热轧磨光后的GH2132高温合金棒材在室温下的光学显微组织：显微组织呈现出细小均匀的γ基体相，分布着细密的γ’析出相，有助于提升材料的高温强度和韧性。

冲击性能

表3列出了GH2132高温合金棒材在不同温度下的冲击试验结果。

表3 GH2132棒材冲击试验结果

室温下的冲击性能

在室温下，GH2132棒材表现出较高的冲击吸收能量（120 J），显示出较好的冲击韧性。断口形貌以脆性断裂为主，裂纹呈现快速扩展的特征，主要通过晶界传播。

高温下的冲击性能

随着温度的升高，GH2132棒材的冲击吸收能量和冲击韧性逐渐降低。在600°C时，吸收能量降至85 J，断裂类型由脆性断裂转为混合断裂，表现出一定的韧性特征。在800°C时，吸收能量进一步降至50 J，断裂类型主要为韧性断裂，裂纹扩展较为缓慢，显示出材料在高温下的抗冲击能力减弱。

断口形貌分析

不同温度下GH2132棒材的断口形貌。

室温断口：以脆性特征为主，裂纹沿晶界迅速扩展，表面呈现出平整的裂纹路径。

600°C断口：显示出混合断裂特征，部分区域存在塑性变形痕迹，裂纹扩展速度有所减缓。

800°C断口：主要表现为韧性断裂，断口表面具有明显的塑性变形区域，裂纹扩展路径更加曲折。

力学性能测试

表4展示了GH2132棒材在不同处理工艺下的力学性能。

表4 力学性能测试结果

结果表明，电渣重熔工艺显著提升了GH2132棒材的抗拉强度和屈服强度，同时保持了较高的延伸率和硬度，表明材料在冶炼和加工过程中获得了更优异的力学性能。

微观组织与冲击性能关系

热轧磨光处理细化了GH2132棒材的晶粒结构，均匀分布的γ’析出相增强了材料的高温韧性。然而，随着温度的升高，晶界处的脆性相增多，导致冲击韧性下降。断口形貌的变化反映了微观组织在不同温度下的演变，影响了材料的整体冲击性能。

冶炼工艺对冲击性能的影响

电炉与电渣重熔相结合的冶炼方式有效减少了GH2132棒材中的夹杂物和气孔，提高了材料的纯净度和致密性。这一冶炼工艺优化了微观组织，增强了材料在冲击载荷下的韧性表现。相比单一电炉冶炼，电渣重熔显著提升了材料的冲击吸收能量和冲击韧性。

本文依据执行标准GJB3165A-2020，研究了规格为Φ65毫米、热轧磨光交货状态下的GH2132高温合金棒材的冲击性能。通过采用电炉与电渣重熔相结合的冶炼方式，以及优化的热轧和磨光处理，制备的GH2132棒材在室温和高温条件下均表现出良好的冲击韧性。实验结果表明，电渣重熔工艺显著提升了材料的力学性能和冲击韧性，满足高温高应力环境下的应用需求。未来研究将进一步优化冶炼和热处理工艺，探索表面处理对冲击性能的影响，以全面提升GH2132高温合金棒材的应用性能和可靠性。

来源：王者凯旋