CN102069369A - 高温合金gh600的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温合金GH600无缝管的加工工艺，工艺如下：真空冶炼→锻造→车光棒、圆管坯→穿孔、修磨→酸洗→冷加工→真空热处理。工艺合理，使用方便，是高温合金GH600无缝管理想的加工工艺。

Description

高温合金GH600的加工工艺

所属技术领域

本发明涉及一种合金的加工工艺，特别是一种高温合金GH600无缝管的加工工艺，适用于航空级高温合金GH600无缝管生产。

背景技术

目前，高温合金GH600无缝管生产工艺不合理，加工的产品质量差，满足不了用户的要求。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供了一种高温合金GH600无缝管的加工工艺。该工艺不仅设计合理，使用方便，而且节省材料，加工质量好。

本发明采用的技术方案是：工艺如下：真空冶炼→锻造→车光棒、圆管坯→穿孔、修磨→酸洗→冷加工→真空热处理。

本发明的有益效果是，工艺合理，使用方便，节省材料，加工质量好。

具体实施方式

工艺如下；真空冶炼→锻造→车光棒、圆管坯→穿孔、修磨→酸洗→冷加工→真空热处理。

1)冶炼

GH600为镍基高温合金，有较高的铝、钛含量，这些活性元素与氧、氮亲和力很强，易生成NTi，Ti(C N)及Al2O3，夹杂，影响合金的纯净程度。铝、钛、铌、钴等元素同时并存，比重差别也大，因此成分不易均匀，尤其是大截面的锭型，更易引起偏析和不均匀性。因此，合金成分控制范围严格，为得到良好的成分配合，铝、钛要控制在极窄的范围内，有害杂质应尽量低。这些较严格的要求为选择冶炼手段提出了依据。

该合金一般有两种冶炼工艺：真空感应炉+电渣重熔和非真空感应炉+电渣重熔。每一种冶炼工艺冶炼的GH600合金都显示良好的锻造塑性。即每一种工艺冶炼都显示较好的热加工性能。非真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼出的合金，屈服强度和抗拉强度显著高于真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼的合金，而伸长率则明显低于真空冶炼的合金。其原因在于真空冶炼的合金纯洁度更高些，因而显示出更加优良的材料塑性。

由于该产品在冶炼后需大量的塑性变形加工，其塑性好坏将直接影响后续步骤的工艺难度。另外材料的纯洁度还将对产品的表面质量产生直接影响，纯洁度低的材料将容易在轧制时产生折叠，导致管材报废。

2)锻造

GH600高温合金管材成品其关键技术是锻造

锻造工艺在设计时主要考虑与加热温度、开始与终止变形温度范围、变形程度、变形速度。

镍基变形合金由于其合金元素含量较多，合金化程度高，并有较多的强化相数量，这本身就使压力加工过程变得困难，显示出与普通钢的压力加工过程有较大的区别。工艺塑性低，变形抗力大，导热系数小，这是镍基合金的一般特点。镍基合金钢锭加热时，为了避免产生大的热应力造成裂纹的出现，升温要缓慢，预热时间较长，约占总加热时间2/3，在800-900℃以上时可快速加热.此外，镍基变形合金的加工温度范围较窄。这是因为加工的上限温度受熔点和微量元素及有害杂质的影响。如GH3600合金中加有多种微量元素，它们往往形成化合物存在于晶界，在1200-1300℃即成熔化的共晶状态存在，合金呈现过烧，因此加工的上限温度受到极大限制。通过综合考虑以上因素，轧制温度为1038-1150℃，这一较窄的变形温度范围，并严格保证终锻温度在900℃以上。

3)车光棒、圆管坯、

通过车削，管坯任何内部和表面缺陷，都会影响钢管的质量，所以必须对其作表面检验和低倍组织检验。在表面不允许有目视可见的缺陷如裂纹、夹杂、结疤、气孔以及较深的尖锐划伤、凹坑、压痕等。低倍组织缺陷包括中心疏松、缩孔、皮下裂纹、中间裂纹、和皮下气泡等。低倍组织缺陷只能通过控制前期工艺避免，表面缺陷可通过局部磨修清除。

4)穿孔、修磨

GH600高温合金的变形抗力大，穿孔困难，对穿孔设备要求较高，必须采用特殊要求的辊、连杆、顶头，以保证穿出合格的管坯。穿孔后必须严格按工艺修磨以解决内壁折叠、裂纹等缺陷，同时要严格控制压下量，以解决划伤问题。

(1)加热工艺的合理制定。由于穿孔变形复杂，穿孔过程中最明显的就是金属随变形有明显的“温升”，那么在连续不可调整的穿孔过程中，就容易造成管坯在过热或过烧的低塑性条件下进行变形从而形成穿孔缺陷。所以在制定加热曲线时要合理设计和控制管坯的加热温度、加热速度和加热时间，同时，管坯的加热温度要适当低于合金锻造或轧制时的加热温度，以便保证材料在最佳温度内实现热变形。

(2)变形参数的选择及调整。金属材料的热穿孔是一个变形量不均匀的变形过程。材料在变形过程中根据轧辊作用的不同可分为四个区间，即穿孔准备区、穿孔区、辗轧区、转圆区。在四个区内，坯料是动态变化的；在穿孔准备区，一般易形成分层缺陷；在穿孔区，主要易形成孔腔；在辗轧区，主要易形成分层及内折内裂；在转圆区，主要是规圆，基本不参与变形。针对上面问题，在穿孔过程中要合理调整各段的长度，尽量避免缺陷的产生。根据高温合金的特点，穿孔时区可以适度增长，区适度减少，区变形不均匀且严重，需要调整轧机转速、轧辊前进角、压下量等参数。

(3)轧辊转速的影响。轧辊的转速也对合金的穿孔质量有着重要影响，转速过高，会造成穿孔过程的分层；转速过低，穿孔过程中会形成孔腔。受高温合金材料本身特点的影响，必须选择一个合适的转速，根据几个合金的穿孔实践，认为最佳转速控制在80-150r/min较为合适，可以得到较高质量的毛管。

(4)孔型椭圆度的影响。高温合金穿孔过程中因轴向力大，其轴向变形的趋势相对也会增加，这样就容易较早形成孔腔，从而产生内表面缺陷。因此，必须适当减小导板间距以控制坯料的横向变形，防止缺陷产生，也就是控制椭圆度即“椭圆系数度”问题，高温合金的孔型椭圆度要比其他不锈钢或合金钢的低，控制在1.03-1.15之间。同时也要防止过小，否则也会造成轧卡或毛管外表面缺陷，这主要是由于合金变形抗力大，在导板相对作用加大时，使管材旋转阻力急剧增大，导致轧卡现象或缺陷产生。

5)酸洗

内壁黄斑、花斑等其原因是由于中间道次的热处理是氧化处理，且管材直径小，内孔酸洗未洗干净造成的，因此，一方面增加道次的酸洗，加强酸洗、水洗的循环，同时再用高压水冲洗，以加强内壁清洗效果；另一方面，试用新型易清洗的润滑剂，以及效果好的清洗剂并检测其效果，以达到内壁清洁，避免产生内壁黄斑、花斑，提高表面质量的效果。

6)冷加工

成品采取拔制工艺，在变形过程中需合理分配减径，减壁量，变形量，制定相应的热处理工艺，以防止拔制过程中的断头、拔制裂纹及内外表面缺陷的产生。

管材成品的探伤、扩口、压扁、晶粒度的控制和热处理工艺以及道次压下量有关，因此要制定合理的中间热处理制度和冷加工工艺，特别是成品真空退火的热处理制度，须在1010℃左右确定合适的热处理温度，通过采取不同的冷却方法控制冷却速度来寻找最佳工艺，以确保晶粒均匀且晶粒度7级以上。同时适当减小每道次的压下量，尤其是最后一道的压下量必须通过试验来确定最佳工艺并严格控制，以确保成品的探伤、扩口、压扁等检测合格。

对于冷拔、冷轧工艺中易产生的缺陷均能根据检测结果采取相应对策解决。例如在冷轧过程中易出现壁厚不均、折叠、波纹、凹坑缺陷。可分别通过更换轧辊、更换支承板、减小送进量或改变变形制度等方法对应解决。为增大成材率，在生产中需增加中间检验力度，做到及时发现问题及时调整工艺。

7)真空热处理

管材成品最后需经过真空热处理交货。金属间化合物相强化的镍基变形合金的热处理是获得一定性能所必须的。高温合金的热处理一般来说分两种：一种是加工过程中为软化合金而进行的退火处理；另一种是为获得一定性能而进行的固溶处理。

固溶处理即将合金加热到一定温度(固溶温度)进行保温，使第二相溶入基体，为下一步时效处理做好准备，并获得一定晶粒度的对合金基体的处理。固溶处理要保证铁素体相充分的固溶，同时还要据合金晶粒尺寸要求而定。固溶处理温度愈高，晶粒尺寸愈粗大。

一般说，晶界碳化物对于奥氏体晶粒长大起阻碍作用。如若固溶温度高，碳化物溶解越充分，晶粒越粗大。合金的晶粒尺寸一般在时效过程中不能改变，因而固溶后合金的晶粒尺寸对合金性能会产生很大影响。本项目中要求晶粒度7-10.5级，则必须控制固溶处理温度不能过高，须在1010℃左右确定合适的固溶处理温度。管材真空热处理时外表面易发生粘结导致管壁减薄无法使用，需要通过调节特处理温度和管材放置位置加以避免。

Claims (1)

1.一种高温合金GH600无缝管的加工工艺，其特征在于：工艺如下：真空冶炼→锻造→车光棒、圆管坯→穿孔、修磨→酸洗→冷加工→真空热处理。