CN101418399A

CN101418399A - Gh4648合金无缝薄壁管材制作工艺

Info

Publication number: CN101418399A
Application number: CNA2007101576511A
Authority: CN
Inventors: 宋金贵; 刘金柱; 史凤岭; 孙文儒; 卢德忠; 邰清安; 窦立军; 马惠萍
Original assignee: Shenyang Liming Aero Engine Group Co Ltd
Current assignee: Shenyang Liming Aero Engine Group Co Ltd
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: CN101418399B

Abstract

GH4648合金无缝薄壁管材，采用一种镍基高铬，具有较高的抗氧化、耐热腐蚀性，较好的抗疲劳性能的GH4648合金轧制。本发明针对GH4648合金无缝薄壁管材轧制工艺及热处理对管材组织性能影响等内容开展了大量系统的研究工作，确定了合理的轧管工艺及最佳热处理制度，测试了合金管材主要力学性能。结果表明GH4648合金无缝薄壁管材，有较好的组织稳定性，优良的抗氧化、抗腐蚀性能，满足了零件试制要求，适用于900℃以下工作的管路零件等。该合金管材已用于某发动机空－空换热器的制造，并通过发动机长期试车考核，可以稳定供货。该项技术填补国内空白，达到国际先进水平。

Description

GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺

技术领域：

本发明涉及材料科学，特别提供了GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺。

背景技术：

GH4648合金管材在航空等领域有着重要的应用，例如在某发动机中非常重要的单元体之一：空-空换热器，其位于发动机外涵道的通道内，用于降低涡轮的冷却空气温度。每个单元体由64件空-空换热器组成，采用φ5mm×0.3mm的GH4648合金管材制造，属于发动机上的热端部件，承受着高温空气与高、底温度变换的冲击。GH4648合金无缝薄壁管材的制造技术难度很大，是人们一直渴望解决的技术难题。

技术内容：

本发明的目的是提供了一种技术效果优异的GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺。采用一种镍基高铬，具有较高的抗氧化、耐热腐蚀性，较好的抗疲劳性能的GH4648合金，在国内首次研制出一种高铬高温合金无缝薄壁管材。

本发明重点涉及GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，所述GH4648合金是一种高铬的镍基合金，其主要元素组成和重量百分数含量如下：Cr：32.0～35.0，W：4.3～5.3，Mo：2.3～3.3，Ni：45～55，Al：0.5～1.0，Ti：0.5～1.0，Nb：0.5～1.0，其他：余量；GH4648合金用Cr、W、Mo和Al、Ti、Nb等元素综合强化，使该合金具有较高的热强性；因含Cr量较高，有较好的抗氧化性能。在900℃以下可以长期使用，最高温度可达1000℃。该材料由于含Cr量高，在发动机上使用部位非常关键，工作条件复杂、恶劣，温度较高。研制难度相当大，是我国首次研制的高铬镍基变形高温合金，国内没有一点研制基础。

本发明所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺具体依次为：首先获得中间有孔的管坯；然后采用冷轧的方式处理管坯，冷轧之后进行恢复塑性的中间热处理；然后再进行冷轧处理，如此直至轧制出成品为止。

所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺中，获得中间有孔的管坯的具体方法是：采用棒料钻孔的方法。

所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺中，在对管坯进行严格的除油处理轧制之前应保证管坯设计内外表面的表面质量，使其无刀痕、无旧皮；表面光洁度要求：不低于Ra1.6。

本发明所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺的优选具体内容是：

在两次冷轧过程之间进行中间热处理的具体要求是：加热温度为1000～1100℃，保温时间20～90分钟；

在热处理之前应对管材进行严格的除油处理；

在每次冷轧过程中，GH4648合金无缝薄壁管材的变形量为0.5％～36％；多次冷轧后成品管的总变形量为5％～90％。进一步优选内容：所述GH4648合金无缝薄壁管材共轧制6～40道次，每道次变形量为0.5％～30％，中间恢复塑性热处理2～20次，两次热处理间平均累积变形量20％～60％；

在所有的冷轧处理进行完毕之后，对成品进行热处理，具体要求是：加热温度为1000～1100℃，保温时间20～90分钟。所有的热处理过程要求真空或气体保护环境；热处理之后的冷却方式可以采用如下三种之一或其组合：常压水淬、真空炉冷、气体保护空冷。

本发明针对GH4648合金薄壁管试制过程中各环节的技术难点进行了试验分析，掌握了GH648合金变形特性及热处理对管材组织性能影响，对今后更好地控制GH648合金薄壁管生产过程，保证管材的生产质量具有重要意义。

我们以本发明所述的GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺制作出高质量的GH4648合金无缝薄壁管材，同时测试了合金管材主要力学性能。结果表明GH4648合金无缝薄壁管材，有较好的组织稳定性，优良的抗氧化、抗腐蚀性能，满足了零件试制要求，适用于900℃以下工作的管路零件等。该合金管材已用于某发动机空-空换热器的制造，并通过发动机长期试车考核，可以稳定供货。GH4648合金无缝薄壁管材的相关技术填补了国内空白，达到国际同类合金先进水平。在自主研发并掌握该项技术的基础上，我们能够保证稳定供货，满足使用需求。

该合金管材在我国属新开发项目，除用于某发动机空-空换热器，还可用于航空、航天等发动机工作温度900℃以下的各种管路。GH4648合金无缝薄壁管材制作技术的技术意义是巨大的，同时也已经而且必定会继续带来可观的经济、社会和国防效益。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺流程图。

具体实施方式：

实施例1 GH4648合金无缝薄壁管材轧管工艺

设备：采用有利于塑性变形的三向压应力冷轧管的三辊轧机。

所述GH4648合金是一种高铬的镍基合金，其主要元素组成和重量百分数含量如下：Cr：32.0～35.0，W：4.3～5.3，Mo：2.3～3.3，Ni：45～55，Al：0.5～1.0，Ti：0.5～1.0，Nb：0.5～1.0，其他：余量；其特征在于：

所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺具体依次为：首先获得中间有孔的管坯；

然后采用冷轧的方式处理管坯，冷轧之后进行恢复塑性的中间热处理；然后再进行冷轧处理，如此直至轧制出成品为止。

获得中间有孔的管坯的具体方法：棒料钻孔；

工艺制定：管材试制生产的基本工艺是冷轧—真空热处理。工艺流程设计如图1所示。

过程控制如下：

1)制备管坯：生产投料为φ35热轧酸洗表面棒料，同样按成品管所需坯料及钻头长度下料分段。扒外皮，钻内孔，制成φ34.5×8×190mm的管坯。管坯的内外表面均保证光滑，无车削刀痕。表面光洁度要求：不低于Ra1.6。

2)冷轧过程控制：试制过程共轧制了24道次，平均每道次变形量为19.2％，中间恢复塑性热处理6次，两次热处理间平均累积变形量51％。

制备GH4648合金无缝薄壁管材的热处理工艺具体要求：

GH4648合金从棒材制管坯到轧制成品管其中间热处理和成品热处理可按如下制度控制：(按尺寸规格变化、根据实际情况，在此范围内做些适当调整)。在热处理前要对管材进行严格的除油处理。

GH4648合金薄壁管在合理的完全再结晶热处理后，能产生均匀细晶组织。管材在拉力作用下可均匀伸长变形，并始终保持管材表面光滑状态。均匀细晶组织的管材呈现出较高的质量和良好的综合性能。

热处理控制：最终成品管材的组织如何，首先取决于最终热处理制度的选择是否合适；其次，与最后一次中间退火到轧制成品的变形量大小，也有重要的关系；第三，最后一次中间退火制度选择是否恰当，也有遗传影响。

确保最终轧态成品管有足够的变形量，ε＝48.7％，具有充分变形储能，有利于完全再结晶。对中间热处理根据尺寸变化做相应调整，不是1050℃处理到底，使成品硬态管的晶粒得到控制，获得一个好的遗传因素。经过软化热处理后，成品管组织为完全再结晶组织。试制管材晶粒在8级以上，如此的细晶对弯管更为有利。

在每次冷轧过程中，GH4648合金无缝薄壁管材的变形量为5％～25％；多次冷轧后成品管的总变形量为5％～90％。

在所有的冷轧处理进行完毕之后，对成品进行热处理，具体要求是：加热温度为1050℃，保温时间40分钟。

热处理之后的冷却采用如下三种方式之：常压水淬、真空炉冷、气体保护空冷。

实施例2

本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于：

在每次冷轧过程中，GH4648合金无缝薄壁管材的变形量为0.5％～36％；多次冷轧后成品管的总变形量为90％。

具体而言：所述GH4648合金无缝薄壁管材共轧制40道次，每道次变形量为0.5％～30％，中间恢复塑性热处理20次。

在所有的冷轧处理进行完毕之后，对成品进行热处理，具体要求是：加热温度为1100℃，保温时间90分钟。

热处理之后的冷却采用如下三种方式之一：常压水淬、真空炉冷、气体保护空冷。

实施例3

本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于：

在每次冷轧过程中，GH4648合金无缝薄壁管材的变形量为0.5％～36％；多次冷轧后成品管的总变形量为5％。

具体而言：所述GH4648合金无缝薄壁管材共轧制6道次，中间恢复塑性热处理2次。

在所有的冷轧处理进行完毕之后，对成品进行热处理，具体要求是：加热温度为1000℃，保温时间20分钟。

热处理之后的冷却采用如下两种方式之组合：真空炉冷、气体保护空冷。

实施例4

本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于：

在每次冷轧过程中，GH4648合金无缝薄壁管材的变形量为0.5％～36％；多次冷轧后成品管的总变形量为70％。

具体而言：所述GH4648合金无缝薄壁管材共轧制25道次，每道次变形量为0.5％～30％，中间恢复塑性热处理12次。

在所有的冷轧处理进行完毕之后，对成品进行热处理，具体要求是：加热温度为1030℃，保温时间55分钟。

热处理之后的冷却具体是：真空炉冷。

Claims

1、GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，所述GH4648合金是一种高铬的镍基合金，其主要元素组成和重量百分数含量如下：Cr：32.0～35.0，W：4.3～5.3，Mo：2.3～3.3，Ni：45～55，Al：0.5～1.0，Ti：0.5～1.0，Nb：0.5～1.0，其他：余量；其特征在于：

2、按照权利要求1所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺中，获得中间有孔的管坯的具体方法是：采用棒料钻孔的方法。

3、按照权利要求2所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺中，在对管坯进行严格的除油处理轧制之前应保证管坯设计内外表面的表面质量，使其无刀痕、无旧皮；表面光洁度要求：不低于Ra1.6。

4、按照权利要求1所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：在两次冷轧过程之间进行中间热处理的具体要求是：

加热温度为1000～1100℃，保温时间20～90分钟。

5、按照权利要求4所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：在热处理之前应对管材进行严格的除油处理。

6、按照权利要求1～6其中之一所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：

在每次冷轧过程中，GH4648合金无缝薄壁管材的变形量为0.5％～36％；多次冷轧后成品管的总变形量为5％～90％。

7、按照权利要求6所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：所述GH4648合金无缝薄壁管材共轧制6～40道次，每道次变形量为0.5％～30％，中间恢复塑性热处理2～20次，两次热处理间平均累积变形量20％～60％。

8、按照权利要求6所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：在所有的冷轧处理进行完毕之后，对成品进行热处理，具体要求是：加热温度为1000～1100℃，保温时间20～90分钟。

9、按照权利要求6所述GH4648合金无缝薄壁管材制作工艺，其特征在于：所有的热处理过程均要求真空或气体保护环境；

热处理之后的冷却采用如下三种方式之一或其组合：常压水淬、真空炉冷、气体保护空冷。