钢铁研究学报

作者：郭泽豪^1,2, 李权^2,3, 李根^2,3, 包汉生^2,3, 周晓龙¹

单位：1.昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093;；2.钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院,北京100081;；3.先进特殊钢全国重点实验室,北京100081

关键词：高温轴承,镍基合金,析出强化,NbC,γ′相,力学性能,微观组织

基金：中国核动力研究设计院核反应堆技术全国重点实验室资助高硬耐热合金的强化途径和时效性能变化研究资助项目(YFSW-0324-0301-03)

高温轴承在750 ℃以上服役时,滚珠和套圈容易产生压痕、表面磨损,甚至发生断裂失效,严重制约其可靠性和服役寿命。因此,提升高温合金的综合强度与韧性成为高温轴承材料设计的核心问题。本研究以GH4199合金为基础,通过去除W、Mo元素制备CB10G1合金以及进一步添加质量分数为0.59%的Nb制备CB10G2合金,系统研究Nb对高温镍基合金组织演变及力学性能的调控作用。试验在终锻温度不小于1 050 ℃条件下进行,材料状态包括锻态、锻后720 ℃×8 h空冷,以及锻后720 ℃×8 h空冷再加620 ℃×8 h空冷时效3种。研究表明,加入质量分数为0.59%的Nb后,在3种状态下,与CB10G1合金相比,CB10G2合金的抗拉强度分别提升了10.0%、8.4%和7.3%,屈服强度分别提升了19.5%、13.5%和10.6%,洛氏硬度分别提升了80%、21.7%、10.7%,同时CB10G2合金的伸长率和断面收缩率也有所提升。微观组织分析显示,Nb在固溶和时效过程中促使晶内及晶界处形成细小、均匀分布的NbC颗粒,抑制晶粒长大,并促进γ′相细小、均匀析出,增强晶界钉扎效应,从而改善合金的晶界稳定性。此外,Nb通过调控γ′相分布与晶界碳化物形态,有效延缓裂纹萌生与扩展,使断口韧窝分布更加均匀,实现高强度状态下的韧性保持,体现了析出强化与晶界强化的综合效应。

来源：2025年第12期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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