高温合金材料低倍组织(macrostructure  of  superalloy)

用肉眼或低倍放大镜观察的高温合金材料组织。低倍组织已广泛用作鉴别和判断材料质量以及生产工艺是否完善的常规检验手段。

低倍组织的检验 方法包括横低倍、纵低倍、断口、塔形、荧光和着色等检验方法。

横低倍检验 检验面垂直于型材轴心方向，试样厚度一般取10～50mm，检验面的粗糙度R_a1.6μm，检验面进行酸浸腐蚀，然后进行检验。

纵低倍检 验检验面平行且应通过型材的中心轴，试样长度一般取20～60mm，检验面的粗糙度R_a1.6μm，检验面经酸浸腐蚀，然后进行检验。

断口检验 在试样上开V型槽，在冲击力下迅速折断，断口不经酸浸就进行检测。通常，型材直径小于40mm的作横向断口，直径大于40mm的作纵向断口。

塔形检验 取200mm长的试样，按规定尺寸车削成3个台阶的塔形试样，经抛光使各台阶表面的粗糙度R_a3.2μm，经酸浸后检验。

荧光检验 用渗透性极强的荧光液涂抹在零件表面，使荧光液渗透到缝隙中，然后在荧光灯下检验。

着色检验 在零件表面上涂以红色渗透剂，干燥3～5min，用丙酮把表面上的渗透剂擦掉，再刷上一层白色吸附剂，把红色渗透液从缝隙中吸附出来，显示缺陷的部位。

变形高温合金的低倍组织 包括晶粒度、疏松、偏析、外来杂质、树枝状组织、带状组织和裂纹。

晶粒度 在锻件、棒材的横低倍、纵低倍组织上检查晶粒度。要求晶粒组织细小均匀，对于盘件材料，晶粒尺寸应小于2mm，个别区域的晶粒尺寸允许不大于3mm。

疏松钢 材内部组织不致密。在横低倍检验时呈暗黑色小点或细小孔隙，断口呈纤维状。钢锭结晶过程中，因偏析元素、气体、杂质被挤到枝晶间或凝固收缩时得不到钢液补充而形成疏松。GHl45合金(中国)不允许中心存在疏松。各种高温合金饼材不允许有粗大疏松。

偏析 钢材中化学成分和杂质不均匀分布现象。高温合金的点状偏析实际上是碳化物、硼化物等相的聚集区，与冶炼时熔速过快有关。点状偏析在横低倍上呈深灰色斑点，易腐蚀而凹入基体，而在纵低倍组织上呈带状，严重时形成发纹。偏析区的晶粒比正常区的细一些。

外来夹杂可分为翻皮、低倍夹杂和外来金属。翻皮是由于浇注钢液时操作不当，使氧化膜卷入钢锭内。低倍夹杂是指耐火材料、炉渣等。这两种外来夹杂在低倍组织上呈无金属光泽的灰色夹杂物。外来金属可能是熔炼时补加的合金料未完全熔化，或白耗重熔(见高温合金冶炼)时异种辅助电极掉入熔池所致。在低倍组织上呈与基体不同颜色的金属光泽。

树枝状组织锻、轧件中未完全破碎的铸态组织，呈树枝状。这种组织往往在较大锻件或变形抗力较大的高温合金锻件上容易发现。GH710和GHl35合金(中国)的饼坯上曾观察到树枝状组织。

带状组织在纵低倍组织上夹杂物呈沿轧制方向条带状分布。这是由非金属夹杂物过分密集而成的，无明显金属光泽，容易被酸液腐蚀，故又称为腐蚀带。带状组织往往造成棒、板材分层和发纹。由于局部区域晶粒大小不同形成的带状组织称为细晶带或粗晶带。

裂纹一类破坏金属连续性的缺陷。高温合金导热性较差，加热时升温速度过快会形成热应力裂纹，断口呈灰黑色，组织粗糙，无肉眼可见的缺陷。热加工温度偏低造成的裂纹具有金属光泽，高倍组织为穿晶发展。过烧裂纹较宽，断口呈萘状组织，高倍观察裂纹沿晶发展。

铸造高温合金低倍组织包括缩孔和疏松，鼓胀、夹砂和跑火，冷隔和浇不足，裂纹及晶粒度异常等。

缩孔和疏松铸件表面局部凹陷，呈不规则的孔穴，较轻微时表面局部呈疏松斑痕。这主要因冒口尺寸过小或浇注系统不合理，铸件中存在热节而造成的。

鼓胀、夹砂和跑火鼓胀是铸件表面有凸起的鼓包，型壳强度不足所致。如果金属液渗出，将型壳材料夹在铸件内，形成夹砂。如果金属液跑出型壳，清砂后在铸件表面形成条、片状金属疤，称为跑火。

冷隔和浇不足冷隔在铸件上表现为带圆角或卷边的接缝。严重时，金属未充满型腔，造成铸件不完整，你为浇不足或缺肉。浇注温度低、铸型温度低和合金液流动性差是造成冷隔和浇不足的原因。

裂纹热裂纹是由型壳强度过高、退让性差或浇注温度过高造成的，其特征是沿晶发展，裂纹处因氧化而发暗，晶粒粗大。该种裂纹发生在铸件完全凝固之前。冷裂纹都是穿晶，且发展平直，断口较光亮，发生在铸件凝固之后。它是由清砂、校形时受的机械损伤或铸件厚薄不均，形成温差应力，导致铸件开裂。

晶粒度异常晶粒粗大是由于精炼、浇注温度过高、模壳温度太高或表面晶粒细化剂失效等原因造成的。柱状晶为长条形晶粒，常出现在叶片进、排气边。其产生原因是结晶先从叶片进、排气边开始，沿着型面向中间发展成柱状晶，或因叶片型面加工不当。铸件表面窄长极细晶粒带称为激冷晶带，其产生原因是金属液在型腔内充填紊乱或生产冷流或部分细钢液流先从上横浇道直接流入型腔所致。