CN102397889B - 一种gh4145合金管材的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种GH4145合金管材的制备工艺，特别是一种GH4145合金精密管材的轧制方法。该方法采用冷轧加退火的方法，控制管坯的变形量，以及管材外径(壁厚)的变形梯度，减少不均匀变形，获得均匀、合适的组织，得到合格的精密管材，并满足更高的使用要求。其工艺流程是：熔炼、锻造、固溶热处理、机加工钻孔、反复进行冷轧退火(通常为3～15次)、成品，其特征在于：锻造温度为1100℃～1200℃，变形量35％～80％；固溶热处理温度为950℃～1040℃，保温20～60分钟；冷轧过程中，每道次控制减径量和减壁量的比值为2～4。
Description
技术领域
本发明涉及GH4145合金管材的制备工艺。
背景技术
GH4145合金，是γ′〔Ni3(Al、Ti、Nb)〕相时效强化镍基变形高温合金，在国外已有广泛的应用。该合金具有优异的综合力学性能，可以加工成板、棒、丝、带等型材，也可以加工成各种紧固件和管类零件。GH4145合金在航空发动机上用于制作后机匣部件中一些重要的大规格薄壁套管，以及平面波形弹簧、螺旋弹簧和弹簧卡圈环形件、结构件和螺栓等，目前这些套管可以采用带材焊接或直接用棒材加工的方法制备，但性能水平和可靠性均很低，并且原材料浪费严重，采用常规轧制方法成形，对于GH4145合金来说，存在以下几个主要问题：
(1)材料加工难度大：
GH4145合金为难成形材料，合金中Al、Ti、Nb等强化元素的含量较高，热加工温度范围窄，冷加工塑性较低、变形抗力较大。冷、热加工的难度均较大。
(2)管材成形工艺研究不系统，质量不稳定
影响合金管材成形的因素繁多，包括材料、设备、模具以及工艺等多个方面，且各参数间关系复杂。由于GH4145合金薄壁管材以前未生产过，对于设备参数的合理选择、模具的形状、尺寸和材料的最优化设计、不同道次的变形量，变形速率，以及消除应力退火制度和冷却速度的控制，以及相互间的匹配，需要深入系统的研究。比如道次变形量必须控制到一定程度才能够获得完全再结晶组织，但变形量过大将会引起管坯硬化，性能超标或者开裂、加工性恶化。此外，由于航空用管尺寸精度和表面质量的要求均很高，即使管材可以成形，组织性能合格，如果尺寸达不到规定的精度或表面有折叠、裂纹、割伤、直道、螺纹、麻坑等缺陷，依然会导致管材报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GH4145合金管材的制备工艺，特别是一种GH4145合金精密管材的轧制方法。该方法采用冷轧加退火的方法，控制管坯的变形量，以及管材外径(壁厚)的变形梯度，减少不均匀变形，获得均匀、合适的组织，得到合格的精密管材，并满足更高的使用要求。
本发明具体提供了一种GH4145合金管材的制备工艺，其工艺流程是：熔炼、锻造、固溶热处理、机加工钻孔、反复进行冷轧退火(通常为3～15次)、成品，其特征在于：
锻造温度为1100℃～1200℃，变形量35％～80％；固溶热处理温度为950℃～1040℃，保温20～60分钟；冷轧过程中，每道次控制减径量和减壁量的比值为2～4。
本发明提供的GH4145合金管材的制备工艺，其特征在于：在室温下进行冷轧，轧制速度为15～50转/分。冷轧过程中，每道次均需要退火，退火温度在980℃～1040℃，保温20分钟～60分钟。
本发明提供的GH4145合金管材的制备工艺，其特征在于：在冷轧退火过程中，在轧制管坯壁厚＞3mm时，两次退火间采用小变形量10％～25％，小的变形使不均匀变形增加，产生的残余应力使内壁受力小于σb(抗拉强度)，当管坯壁厚＜2mm时，两次退火间的变形量为35％～50％。
本发明提供的GH4145合金管材的制备工艺，其特征在于：冷轧退火过程中，前两道次可以采用常压退火加酸洗的方式，酸洗采用混合酸去除表面氧化皮，其它道次需采用真空退火。这样在制备出合格产品的同时节约了成本。
本发明提供的GH4145合金管材的制备工艺，其特征在于：在轧制成成品后进行成品固溶热处理，热处理温度为950℃～1040℃，保温20～60分钟。
为使GH4145合金管材顺利地进行冷轧，控制合金中杂质元素的含量，尽量减少冷轧过程中不均匀变形，降低每道次管材径向(壁厚)上的变形梯度，轧制出合格管材，本发明提供的具体工艺流程如下：
(1)熔炼：采用真空感应加电渣、电渣加真空自耗重熔或真空感应加真空自耗重熔；
(2)锻造：加热温度为1100℃～1200℃，控制变形量在35％～80％，锻成棒材；
(3)固溶热处理：950℃～1040℃，保温20～60分钟；
(4)机加工钻孔：平断面—打中心孔—车外圆—钻孔—扩孔—精车或精铰内孔—精车外圆—精磨外圆—倒角—修正；
(5)冷轧退火：轧制管坯壁厚＞3mm时，采用小变形量10％～25％，管坯壁厚＜2mm时，两次退火间的变形量为35％～50％，每道次控制减径量和减壁量的比值为2～4，轧制速度在15～50转/分钟；冷轧过程中，每道次均需要退火，退火温度在980℃～1040℃，保温20分钟～60分钟。
(6)成品；
(7)成品固溶热处理：热处理温度在950℃～1040℃，保温20～60分钟。
本发明与已有技术相比有如下优点：在LD系列多辊冷轧机上，在室温下冷轧GH4145合金管材，在冷轧过程中，控制每道次减径量及其与道次减壁量的匹配关系，使每道次管材组织均发生再结晶，并且不产生裂纹、麻坑等缺陷。具有尺寸精度高，内外表面光洁(见图1、2)的优点，可不经机械加工，即可制成管件，节省原材料和工时，工艺简单、经济、效益好。
附图说明
图1管坯照片；
图2成品管；
图3实施例1成品管材组织；
图4实施例2成品管材组织；
图5实施例3成品管材组织
具体实施方式
下面将结合实施例来详述本发明：
实施例1
经真空感应加电渣熔炼GH4145合金铸锭，在1180℃锻造成Φ40mm圆棒，变形量80％，再经1020℃×30分钟固溶热处理，采用机加工钻孔的方法加工成Φ41mm×7mm管坯，将此管材进行冷轧、退火反复5次，轧制成Φ29mm×2.5mm管材。成品组织见图3，轧制过程参数见表1。
表1实施例1轧制过程参数
实施例2
经真空感应加电渣熔炼GH4145合金铸锭，在1120℃锻造成Φ40mm圆棒，变形37％，再经1000℃×30分钟固溶热处理，采用机加工钻孔的方法加工成Φ41mm×6.5mm管坯，将此管材进行冷轧、退火反复8次，轧制成Φ25mm×0.6mm管材，其组织见图4，轧制过程参数见表2。
表2实施例2轧制过程参数
实施例3
经真空感应加电渣熔炼GH4145合金铸锭，在1120℃锻造成Φ40mm圆棒，变形37％，再经1000℃×30分钟固溶热处理，采用机加工钻孔的方法加工成Φ41mm×6mm管坯，将此管材进行冷轧、退火反复8次，轧制成Φ25.8mm×0.4mm管材，其组织见图5，轧制过程参数见表3。
表3实施例3轧制过程参数
Claims (3)
1.一种GH4145合金管材的制备工艺，其工艺流程是：熔炼、锻造、固溶热处理、机加工钻孔、反复进行冷轧退火、成品，其特征在于：
锻造温度为1100℃～1200℃，变形量35％～80％；固溶热处理温度为950℃～1040℃，保温20～60分钟；冷轧过程中，每道次控制减径量和减壁量的比值为2～4；在室温下进行冷轧，轧制速度为15～50转/分；冷轧退火过程中，退火温度为980℃～1040℃，保温20～60分钟，在轧制管坯壁厚＞3mm时，两次退火间采用小变形量10%～25％，当管坯壁厚＜2mm时，两次退火间的变形量为35％～50％。
2.按照权利要求1所述GH4145合金管材的制备工艺，其特征在于：冷轧退火过程中，前两道次采用常压退火加酸洗的方式，其它道次采用真空退火。
3.按照权利要求1所述GH4145合金管材的制备工艺，其特征在于：在成品后进行成品固溶热处理，热处理温度为950℃～1040℃，保温20～60分钟。
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