一种高铌GH4169合金棒材的制备方法 |
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| 申请号 | CN201611149289.9 | 申请日 | 2016-12-14 | 公开(公告)号 | CN106734795A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 西部超导材料科技股份有限公司; | 发明人 | 曹国鑫; 华正利; 王玮东; 罗文忠; 杜刚; 付宝全; 张丰收; 刘向宏; 冯勇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高铌GH4169 合金 棒材的制备方法，具体为：将GH4169合金 铸锭 依次进行两火次开坯 锻造 、一火次多向镦拔锻造、两火次拔长锻造和两火次倒棱、摔圆锻造，即得到高铌GH4169合金棒材。采用本发明方法通过在对 变形 火次的合理搭配、变形方式和变形速率的优化、及锻造时的压下量和送进量的合理配置，锻造Φ100～200mm规格GH4169 高温合金 棒材，有效的提高了棒材的组织均匀性，使棒材的探伤 水 平达到1.2‑12dB，同时减小了棒材的 各向异性 ，成功突破了GH4169高温合金棒材的各项性能要求及组织均匀性要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高铌GH4169合金棒材的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施： |
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| 说明书全文 | 一种高铌GH4169合金棒材的制备方法技术领域背景技术[0002] GH4169合金是以体心立方的γ＇和面心立方的γ″相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合力学性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能。该合金用来制造各种形状复杂的零部件，在宇航、石油和核能工业领域中获得了极为广泛的应用。 [0003] 在航空领域中，GH4169主要用于制造航空发动机中650℃以下工作的各种盘件和叶片等转动部件。为了保证高温部件的可靠性，对冶金厂生产的GH4169棒材的冶金质量和组织均匀性提出了更高的要求。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种高铌GH4169合金棒材的制备方法，以得到具有良好冶金质量和组织均匀性的GH4169合金棒材。 [0005] 本发明所采用的技术方案是，一种高铌GH4169合金棒材的制备方法，具体包括以下步骤： [0006] 步骤1，开坯： [0008] 步骤2，一次中间锻造： [0009] 将经步骤1锻造的锻坯在1050～1080℃加热进行一火次多向镦拔锻造，锻造完成后坯料表面温度大于900℃； [0010] 步骤3，二次中间锻造： [0011] 将经步骤2锻造的锻坯在1020～1050℃加热进行两火次拔长锻造，锻造完成后坯料表面温度大于850℃； [0012] 步骤4，成品锻造： [0013] 将经步骤3锻造的锻坯在980～1000℃加热进行两火次倒棱、摔圆锻造，锻造完成后坯料表面温度大于850℃，即得到高铌GH4169合金棒材。 [0014] 本发明的特点还在于， [0015] 步骤1中镦粗和拔长的变形量在20％～50％，每道次的变形量不小于25％且不大于50％，单锤压下量小于60mm；。 [0016] 步骤2中镦粗和拔长的变形量在30％～60％，每道次的变形量在25％～50％，单锤压下量小于80mm。 [0017] 步骤3中拔长变形量控制在25％～50％，每道次的变形量不小于25％。 [0018] 步骤4中每火次的变形量在10％～30％，每道次的变形量在10％～25％。 [0019] 本发明的有益效果是，本发明提出的一种使用快锻机生产Φ100～200mm规格GH4169高温合金棒材的锻造方法，通过在对变形火次的合理搭配、变形方式和变形速率的优化、及锻造时的压下量和送进量的合理配置，有效的提高了棒材的组织均匀性，使棒材的探伤水平达到1.2-12dB，同时减小了棒材的各向异性，成功突破了GH4169高温合金棒材的各项性能要求及组织均匀性要求。附图说明 [0020] 图1是本发明实施例1制备的Φ200mm规格棒材的低倍组织图； [0021] 图2是本发明实施例1制备的Φ200mm规格棒材边缘部高倍组织图； [0022] 图3是本发明实施例1制备的Φ200mm规格棒材1/2半径部位高倍组织图； [0023] 图4是本发明实施例1制备的Φ200mm规格棒材心部高倍组织图； [0024] 图5是本发明实施例2制备的Φ150mm规格棒材的低倍组织图； [0025] 图6是本发明实施例2制备的Φ150mm规格棒材边缘部高倍组织图； [0026] 图7是本发明实施例2制备的Φ150mm规格棒材1/2半径部位高倍组织图； [0027] 图8是本发明实施例2制备的Φ150mm规格棒材心部高倍组织图。 具体实施方式[0028] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。 [0029] 本发明一种高铌GH4169合金棒材的制备方法，具体包括以下步骤： [0030] 步骤1，开坯： [0031] 对GH4169合金铸锭进行第1-2火次开坯锻造，加热温度为1100～1130℃，在4500T快锻机上镦拔变形，镦粗和拔长的变形量在20％～50％，每道次的变形量在25％～50％，单锤压下量小于60mm；锻造完成后坯料表面温度大于950℃。 [0032] 步骤2，一次中间锻造： [0033] 将经步骤1锻造的锻坯在1050～1080℃加热进行第3火次锻造，在4500T快锻机上的多向镦拔锻造，镦粗和拔长的变形量在30％～60％，每道次的变形量不小于25％，单锤压下量小于80mm，锻造完成后坯料表面温度大于900℃。 [0034] 步骤3，二次中间锻造： [0035] 将经步骤2锻造的锻坯在1020～1050℃加热进行第4-5火次锻造，在4500T快锻机或1600T快锻机上进行拔长，变形量控制在25％～50％，每道次的变形量不小于25％，锻造完成后坯料表面温度大于850℃。 [0036] 步骤4，成品锻造： [0037] 将经步骤3锻造的锻坯在980～1020℃加热进行第6-7火次锻造，在4500T快锻机或1600T快锻机上进行倒棱和摔圆，每火次的变形量在10％～30％，每道次的变形量不小于 10％，不大于25％，每火次锻造时间控制在6min以内，锻造完成后坯料表面温度大于850℃，即得到高铌GH4169合金棒材。 [0038] 自由锻造过程中由于坯料表面降温较快，同时坯料表面与锤砧摩擦引起变形死区，导致在最终棒材中形成边部和心部组织晶粒度不均匀。本发明通过自由锻中多向镦拔结合快速锻造的锻造方式，进一步改善GH4169合金中不同部位的晶粒均匀化的效果。在自由锻火次进行多循环的锻造，阻止棒材表面温度降低引起的δ相析出不均匀，同时防止心部产生过多的累计变形，影响物料的低倍组织状态。 [0039] 本发明通过在对锻造火次的合理配置、变形方式和变形速率的优化、锻造时的压下量和送进量的合理设置，有效的细化晶粒、提高了棒材的组织均匀性，使棒材的探伤水平达到1.2-12dB以上，同时减小了棒材的各向异性，成功突破了GH4169高温合金棒材的各项性能要求及组织均匀性要求。 [0040] 实施例1 [0041] 步骤1，开坯 [0042] 使用4500T快锻机对Ф500mm规格的铸锭开坯锻造，经过1火次镦拔到520×520×L规格方坯，在1120℃加热，保温350分钟。变形方式为第1火次一镦一拔，镦粗和拔长的变形量为20％～40％，每道次的变形量控制在25％～35％，单锤压下量小于60mm，锻造完成后坯料表面温度大于950℃；锻造完成后回炉，进行第2火次锻造，加热温度和变形方式与第1火次相同，随后准备进行下一火锻造。 [0043] 步骤2，一次中间锻造 [0044] 第3火次在4500T快锻机上对520×520×L规格方坯进行镦拔变形，加热温度为1080℃，变形方式为一镦一拔，镦粗和拔长的变形量为40％～60％，每道次的变形量控制在 25％～35％，单锤压下量小于80mm，锻造完成后坯料表面温度大于900℃。锻完回炉补温，进行下一火锻造。 [0045] 步骤3，二次中间锻造 [0046] 第4～5火次在4500T将520×520×L规格方坯拔长至200×200×L变形。加热温度为1030℃，每火次变形量控制为25％～40％，锻造完成后坯料表面温度大于850℃。锻完回炉补温，进行下一火锻造。 [0047] 步骤4，成品锻造 [0048] 第6～7火次在1600T快锻机上对200×200×L方坯进行倒棱和摔圆，加热温度为1010℃，倒棱火次的变形量在10％～20％，倒棱后回炉补温进行摔圆锻造，摔圆变形量在 10％～20％，锻造过程中每道次的变形量在10％～25％，每火次锻造时间控制在6min以内，锻造完成后坯料表面温度大于850℃。成品规格为Φ200mm棒材。 [0049] 实施例2 [0050] 步骤1，开坯 [0051] 使用4500T快锻机对Ф430mm规格的铸锭开坯锻造，在1100℃加热保温300分钟，对铸锭进行一镦一拔到450×450×L规格方坯，变形量控制在30％～50％，每道次的变形量控制在30％～40％，镦拔完成后回炉保温，进行第2火锻造，加热温度和变形方式与第1火次相同，镦拔完成后回炉，准备进行下一火次。 [0052] 步骤2，一次中间锻造 [0053] 第3火次在4500T快锻机上对450×450×L规格方坯进行镦拔变形，加热温度为1050℃，变形方式为一镦一拔，镦粗和拔长的变形量为30％～50％，每道次的变形量控制在 25％～35％，单锤压下量小于80mm，锻造完成后坯料表面温度大于900℃。锻完回炉补温，进行下一火锻造。 [0054] 步骤3，二次中间锻造 [0055] 第4～5火次在4500T将450×450×L规格方坯拔长至170×170×L变形。加热温度为1020℃，每火次变形量控制为30％～50％，每道次的变形量不小于25％，锻造完成后坯料表面温度大于850℃。锻完回炉补温，进行下一火锻造。 [0056] 步骤4，成型锻造 [0057] 第6～7火次在1600T快锻机上对170×170×L方坯进行倒棱和摔圆，加热温度为980℃，倒棱火次的变形量在20％～30％，倒棱后回炉补温进行摔圆锻造，摔圆变形量在 20％～30％，锻造过程中每道次的变形量在10％～25％，每火次锻造时间控制在6min以内，锻造完成后坯料表面温度大于850℃。成品规格为Φ150mm棒材。 [0058] 实施例3 [0059] 步骤1，开坯 [0060] 使用4500T快锻机对Ф430mm规格的铸锭开坯锻造，在1130℃加热保温300分钟，对铸锭进行一镦一拔到450×450×L规格方坯，变形量控制在25％～35％，每道次的变形量控制在35％～50％，镦拔完成后回炉保温，进行第2火锻造，加热温度和变形方式与第1火次相同，镦拔完成后回炉，准备进行下一火次。 [0061] 步骤2，一次中间锻造 [0062] 第3火次在4500T快锻机上对450×450×L规格方坯进行镦拔变形，加热温度为1070℃，变形方式为一镦一拔，镦粗和拔长的变形量为35％～55％，每道次的变形量控制在 25％～35％，单锤压下量小于80mm，锻造完成后坯料表面温度大于900℃。锻完回炉补温，进行下一火锻造。 [0063] 步骤3，二次中间锻造 [0064] 第4～5火次在4500T将450×450×L规格方坯拔长至120×120×L变形。加热温度为1050℃，每火次变形量控制为35％～45％，每道次的变形量不小于25％，锻造完成后坯料表面温度大于850℃。锻完回炉补温，进行下一火锻造。 [0065] 步骤4，成型锻造 [0066] 第6～7火次在1600T快锻机上对120×120×L方坯进行倒棱和摔圆，加热温度为1020℃，倒棱火次的变形量在15％～25％，倒棱后回炉补温进行摔圆锻造，摔圆变形量在 15％～25％，锻造过程中每道次的变形量在10％～25％，每火次锻造时间控制在6min以内，锻造完成后坯料表面温度大于850℃。成品规格为Φ150mm棒材。 [0067] 对GH4169高温合金铸锭，采用本发明的方法进行了多批次生产，生产出2批规格为Φ100～200mm的GH4169合金棒材，图1、5分别是是实施例1、2制备的棒材的低倍组织图，图2-4分别是实施例1制备的Φ200mm规格棒材边缘部、1/2半径部位和心部高倍组织图，图6-8分别是实施例2制备的Φ150mm规格棒材边缘部、1/2半径部位和心部高倍组织图，力学性能数据见表1。 [0068] 表1 GH4169高温合金棒材力学性能 [0069] [0070] 由表1和图1-8中的测试结果可知，采用本发明的锻造工艺技术生产的GH4169大规格棒材的组织均匀，性能测试结果完全满足标准要求。 |
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