K423A合金精鑄件鑄造缺陷的補焊工藝研究.pdf

1、鎳基高溫合金具有耐腐蝕性好、熔點高、高溫性能優(yōu)異等優(yōu)良特點，是航空發(fā)動機零部件制造過程中應(yīng)用最為廣泛的耐高溫材料。國內(nèi)某航空企業(yè)以鎳基高溫合金K423A為原材料的零件鑄造過程中容易出現(xiàn)裂紋、疏松、氣孔等缺陷。在當(dāng)前的鑄造技術(shù)條件下這些缺陷很難徹底避免，只能通過補焊的方法來修復(fù)有缺陷的鑄件，但在實際生產(chǎn)過程中效果并不理想，補焊時容易開裂，合格率非常低。為了滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，必須提高K423A精鑄件補焊修復(fù)合格率。為此，對K423A精鑄件的

2、補焊修復(fù)進行研究意義重大。
　　目前應(yīng)用于鎳基高溫合金的焊接方法主要有電子束焊、激光焊、釬焊、氬弧焊等。本試驗是用手工鎢極氬弧焊（TIG焊）的焊接方法來對K423A合金鑄件鑄造缺陷進行焊接修復(fù)研究，采用不同的焊接填充材料和焊接工藝參數(shù)進行焊接試驗，通過X光無損探傷對焊接接頭進行檢測驗證補焊合格率，選出最好的填充材料和工藝參數(shù)。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀、X射線衍射儀等實驗設(shè)備對焊接接頭的裂紋形貌、微觀組織、相結(jié)構(gòu)及成分進行分

3、析，探究K423A合金焊接熱裂紋形成機理。得出以下試驗結(jié)果：
　　(1)通過對HGH3030、HGH625、HGH3113三種焊料補焊結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，這三種焊料都可以焊接出合格的焊接接頭，但后兩種焊料與母材的焊接兼容性比較好，焊接合格率比較高。確定了焊接工藝參數(shù)：焊接電流為40~50A，焊接電壓為10V，氬氣流量正面8L/min、背面15 L/min。
　　(2)對補焊合格的K423A合金焊接接頭進行了焊后消除應(yīng)力熱處理研究，

4、試驗采用了兩種熱處理方案，分別是方案1）：1065℃保溫2h，充氬氣隨爐冷，方案2）：1190℃保溫2h，空冷至1065℃保溫2h，充氬氣隨爐冷。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用方案1）熱處理的焊接接頭全部出現(xiàn)裂紋，而采用方案2）熱處理的焊接接頭沒有出現(xiàn)裂紋。對經(jīng)過焊后熱處理的焊接接頭微觀組織進行分析發(fā)現(xiàn)，熱處理后有大量的γ，相和碳化物析出，碳化物有延晶界析出的特征，這是造成焊接接頭熱處理后開裂的主要原因。
　　(3) K423A高溫合金補焊過程中

5、產(chǎn)生的裂紋主要有液化裂紋、凝固裂紋、應(yīng)變時效裂紋，其中最容易出現(xiàn)的是應(yīng)變時效裂紋。凝固裂紋大多數(shù)是在焊縫中心位置，也有少部分發(fā)生在熱影響區(qū)和熔合線附近。在焊縫凝固裂紋處和沒有產(chǎn)生裂紋的區(qū)域分別進行了能譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)非裂紋區(qū)域合金成分和母材差別不大，而裂紋處元素成分發(fā)生變化，C、Ti、Mo三種元素比母材偏高。
　　(4) K423A高溫合金在焊接過程中產(chǎn)生液化裂紋是由于低熔點共晶物組成了液化薄膜，使組織液化，當(dāng)受到拘束應(yīng)力時液化薄