CN102825099A - Gh4145合金管的制造方法 - Google Patents

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葛艳明
袁志伟
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Abstract

本发明公开了一种GH4145合金管的制造方法。所有经过纵向方式磁场热处理的GH4145合金的抗疲劳性能均有不同程度的提高，最高可达16％，且以T1温度加热后空冷比水淬的效果较佳。这表明对GH4145合金进行磁场热处理，使得合金中产生了马氏体孪晶变体的择优排列。另外，本发明由于把铸造或锻造的原始坯料通过镦拔加辗轧工艺制作成锻坯后再通过近等温锻造成形，细化了晶粒，提高了晶粒度。该方法可以不依赖于采用固结粉末坯料来细化晶粒和提高锻件的强度，从而极大地降低了锻造成本。

Description

GH4145合金管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种高温合金的制造方法。
背景技术
GH4145合金主要是以γ"相进行时效强化的镍基高温合金，在980℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，800℃以下具有较高的强度，540℃以下具有较好的耐松弛性能，同时还具有良好的成形性能和焊接性能。
由于该合金具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。使用该合金可以制得各种不同用途以及形状的零部件，例如棒、饼、环、板、带、丝、管等。GH4145合金可用于制造航空发动机在800℃以下工作并要求强度较高的耐松弛的平面弹簧和螺旋弹簧。还可用于制造气轮机涡轮叶片等零件。
通常，GH4145合金的化学成分包括标准成分、优质成分和高纯成分。为了减少疲劳源和增加强化相的数量，一种方法是在标准成分的基础上增加优质成分，也就是增加铌而减少碳，从而减少碳化铌的数量，提高抗疲劳性能和材料强度，同时减少有害杂质和气体含量。尽管通过增加优质成分可以提高合金的抗疲劳性能，但是该方法成本较高，不利于生产需要。因此需要一种合金制造方法，在提高抗疲劳性能的同时降低成本。
 
发明内容
本发明的GH4145合金管的制造方法包括如下步骤：
第一步：将GH4145合金原始棒料加热到1015℃～1025℃的起始温度后，经镦拔长后获得环形的锻坯；
第二步：将所述锻坯加热到1015℃～1025℃的起始温度，同时将锻压机中的锻模加热到960℃～975℃的起始温度；
第三步：将加热后的锻坯装入并定位在锻压机中的锻模中，利用锻压机的加热炉对所述锻坯和锻模进行加热；
第四步：在锻坯和锻模的起始温度范围内，通过锻压机把锻坯锻压成形，得到带形锻件；
第五步：将带形锻件置于纯铁磁轭-永磁块组件中进行磁场热处理，磁场强度为0.75～0.95T；所述磁场热处理的加热温度为365～465K，保温时间为20～30分钟；所述磁场热处理时带形锻件的轴向方向平行于永磁体组件的磁场方向。
在优选实施例中，GH4145合金原始棒料的加热温度优选1025℃；
锻坯的加热温度优选1025℃；
锻压机中锻模的加热温度优选975℃；
磁场强度优选为0.85T；
磁场热处理的加热温度优选为395～425K；
保温时间优选为25分钟。
以下结合具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
具体实施方式
本发明的GH4145合金管的制造方法包括如下步骤：
第一步：将GH4145合金原始棒料加热到1015℃～1025℃的起始温度后，经镦拔长后获得环形的锻坯。
把按盘形锻件规格下料的GH4145 合金棒材在锻造加热炉内加热到1015℃～1025℃的起始温度，优选温度为1025℃，然后在锻压机上镦粗到一定高度，再拔长到原高度；再加热镦粗后冲孔； 把带孔的坯料加热后在辗轧机上辗轧成盘形锻件的环坯得到GH4145合金锻坯。锻坯的晶粒度可达美国ASTM标准8级。
第二步：将所述锻坯加热到1015℃～1025℃的起始温度，同时将锻压机中的锻模加热到960℃～975℃的起始温度。
加热锻坯和锻模。把锻坯放入锻造加热炉内加热到1015℃～1025℃的起始温度，优选温度为1025℃；同时在锻模的合模状态下开启环形加热炉把上下锻模加热到960℃～975℃的起始温度，优选温度为960℃。锻模在锻造过程中的锻模起始温度和应变速率下所具有的屈服强度需大于锻坯流动应力的3倍以上。
第三步：将加热后的锻坯装入并定位在锻压机中的锻模中，利用锻压机的加热炉对所述锻坯和锻模进行加热。
锻坯装模定位。卸下隔热环，开启锻压机，滑块沿导柱向上滑动并通过上砧带着上锻模和环形加热炉的上节脱离下锻模和环形加热炉的下节一定的高度，关闭锻压机。把锻坯定位于上下锻模之间，装上隔热环，完成锻坯的装模定位。在此步骤中环形加热炉不停止加热。
第四步：在锻坯和锻模的起始温度范围内，通过锻压机把锻坯锻压成形，得到带形锻件。
加热锻坯和上下锻模。利用环形加热炉对锻坯和上下锻模进行加热，以减少因上下锻模与锻坯之间的温差造成锻坯的热量损失，从而使锻坯在锻造过程中保持在规定的温度范围内。
开启锻压机，滑块沿导柱向下滑动使上下锻模把锻坯锻压成形，得到带形锻件，关闭锻压机。锻造过程在空气中进行，锻造压力为55MN～65MN，锻坯在锻压过程中的锻造应变速率为0.01s-1～ 0.05s-1，优选0.03s-1，所述应变速率由滑块的运动速度来确定。在此过程中，环形加热炉始终对上下锻模和锻坯进行加热。
对带形锻件进行水冷处理。从锻压机中取出带形锻件，在锻态下进行水冷处理。带形锻件的晶粒度可达美国ASTM标准11级。
第五步：将带形锻件置于纯铁磁轭-永磁块组件中进行磁场热处理，磁场强度为0.75～0.95T；所述磁场热处理的加热温度为365～465K，保温时间为20～30分钟；所述磁场热处理时带形锻件的轴向方向平行于永磁体组件的磁场方向。
磁场强度优选为0.85T；
磁场热处理的加热温度优选为395～425K；
保温时间优选为25分钟。
实验数据表明，所有经过纵向方式磁场热处理的GH4145合金的抗疲劳性能均有不同程度的提高，最高可达16％，且以T1温度加热后空冷比水淬的效果较佳。这表明对GH4145合金进行磁场热处理，使得合金中产生了马氏体孪晶变体的择优排列。
另外，本发明由于把铸造或锻造的原始坯料通过镦拔加辗轧工艺制作成锻坯后再通过近等温锻造成形，细化了晶粒，提高了晶粒度。该方法可以不依赖于采用固结粉末坯料来细化晶粒和提高锻件的强度，从而极大地降低了锻造成本。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种GH4145合金管的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
第一步：将GH4145合金原始棒料加热到1015℃～1025℃的起始温度后，经镦拔长后获得环形的锻坯；
第二步：将所述锻坯加热到1015℃～1025℃的起始温度，同时将锻压机中的锻模加热到960℃～975℃的起始温度；
第三步：将加热后的锻坯装入并定位在锻压机中的锻模中，利用锻压机的加热炉对所述锻坯和锻模进行加热；
第四步：在锻坯和锻模的起始温度范围内，通过锻压机把锻坯锻压成形，得到带形锻件；
第五步：将带形锻件置于纯铁磁轭-永磁块组件中进行磁场热处理，磁场强度为0.75～0.95T；所述磁场热处理的加热温度为365～465K，保温时间为20～30分钟；所述磁场热处理时带形锻件的轴向方向平行于永磁体组件的磁场方向。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述GH4145合金原始棒料的加热温度为1025℃。
3.如权利要求1－2所述的方法，其中，所述锻坯的加热温度为1025℃。
4.如权利要求1－3所述的方法，其中，所述锻压机中锻模的加热温度为975℃。
5.如权利要求1－4所述的方法，其中，所述磁场强度为0.85T。
6.如权利要求1－5所述的方法，其中，所述磁场热处理的加热温度为395～425K。
7.如权利要求1－6所述的方法，其中，所述保温时间为25分钟。
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