晶粒尺寸對(duì)高溫合金的性能有較大的影響,從室溫機(jī)械性能的角度看,晶粒愈細(xì)愈好,但從高溫性能的角度看,希望晶粒適當(dāng)粗些,因此在高溫下,晶界是薄弱的部分。
由于金屬原子易于沿晶界擴(kuò)散,晶粒較粗些有利于提高合金的持久強(qiáng)度。對(duì)于高溫合金車(chē)輪鍛件來(lái)說(shuō),晶粒大小不均勻是最有害的,它將使持久強(qiáng)度和抗蠕變強(qiáng)度顯著降低,使用壽命縮短至原有的數(shù)分之一。例如GH135合金,當(dāng)晶粒度從4-6級(jí)細(xì)化到7~9級(jí)時(shí),室溫疲勞強(qiáng)度從290MPa提高到400MPa;在700℃下,疲勞強(qiáng)度從400MPa提高到590MPa。
這是因?yàn)榇缶ЯT嚇悠跀嗫诘钠跅l痕間距交款,疲勞裂紋發(fā)展速度較快;而疲勞裂紋在細(xì)晶粒內(nèi)向前推進(jìn)時(shí),不但受到相鄰晶粒的限制,而且從一個(gè)晶粒到另一個(gè)晶粒還要改變方向,因此車(chē)輪鍛件疲勞裂紋發(fā)展速度較慢。但是,晶粒細(xì)化后的持久強(qiáng)度下降,蠕變速度增加。例如晶粒度從5級(jí)細(xì)化到7級(jí)時(shí),在700℃下100h的持久強(qiáng)度從450MPa下降到370MPa。當(dāng)晶粒度由4~5級(jí)細(xì)化到10~11級(jí)時(shí),在700℃、44MPa下的最小蠕變速度增加了25~100倍。持久壽命縮短到十分之一。
因此,綜合晶粒度對(duì)室溫和高溫性能的影響,取均勻適中晶粒為宜。