CN103556093B - 一种改善gh4090冷轧带材冷成型性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法，通过冷成型前软化处理、冷弯曲成型和冷成型后时效处理三个阶段，改善GH4090冷轧带材冷成型性能。本发明在GH4090零件的冷成型前，采用一种新的热处理制度，增加了一次软化处理的工序，降低了材料的硬度，使冷成型顺利进行。本方法的优点是：一是该软化处理方法较一般软化处理（固溶温度退火）温度低，零件的氧化变形程度小，且不会造成GH4090材料的晶粒长大。二是采用这种新的工艺方法，在保证材料的机械性能的基础上，适当降低零件材料的硬度，使材料具有适当的硬度（HV289～399/HRC30～40），在降低硬度的同时改善了材料的塑性，提高了材料的冷成型性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料和热处理领域，具体是一种改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法。
背景技术
GH4090为时效强化型镍变形高温合金，含有较高量的钴及多种强化元素。该合金在815～870℃有较高的抗拉强度和抗蠕变能力、良好的抗氧化性和耐腐蚀性、在冷热反复交替作用下有较高的疲劳强度以及良好的成形性和焊接性。主要供应热轧和冷拉棒材、冷轧板材、带材及冷拉丝材。用于涡轮发动机涡轮盘、叶片、高温紧固件、卡箍、密封圈及弹性元件等。
GH4090冷轧硬态带材，供应状态为固溶加冷轧，硬度高（HV460～466/HRC46.5～47.0），无法进行后续的冷成型。直接时效后硬度更高，达到（HV509～549/HRC50.0～52.5）。材料的硬度与塑性是个相反的性能指标，当材料的硬度高时，会导致材料的塑性显著降低，使材料冷成型困难，甚至开裂。
GH4090材料的固溶温度为1100～1150℃，如直接采用该温度对GH4090冷轧硬态带材进行软化处理，温度过高导致表面氧化严重，且由于带材很薄只有0.55mm，会造成带材报废，而且由于温度过高会造成晶粒长大，对材料的性能造成不利的影响。
经检索国内外专利文献，检索出专利如下：
在公开号为CN1050903的发明中，公开了一种改善经热轧或冷轧的热处理钢的冷成型性的方法，对于成分0.32-0.54%C、0.05-0.40%Mn、0.41-1.5%Si、0.02-0.15%Al、≤0.05%Cr、≤0.05%S、≤0.05%P、≤0.05%N,余为Fe和不可避免的杂质的钢，在最后冷成型和淬火硬化加工上随后的回火处理前，在620-680℃下保持至少15小时基本完成石墨化，而对于成分0.55-1.3%C、0.20-0.30%Mn、0.41-0.90%Si、0.02-0.15%Al、≤0.05%Cr、≤0.010%S、≤0.05%P、≤0.02%N,余为Fe和不可避免的杂质的钢，所述退火至少持续8小时。该发明是用于结构钢，由于结构钢与本专利涉及的高温合金属于不同的金属材料领域，因此两种合金的处理方法有着本质的区别，且该专利的保温时间很长，根本不适用于带材。
在公开号为CN1047331的发明中，公开了一种改进法制造冷成型金属的组合物和方法。磷化金属表面活性润滑剂改进法是在活性润滑液中与常规可溶性皂一起采用（A）从磷化层溶入润滑液的二价金属阳离子配位剂和（B）带至少一个羟基或醚氧原子/8个碳原子的有机分子的混合物。更优于是用EDTA或其盐作为配位剂，聚乙二醇作为成分（B），该法中EDTA浓度按需要调节以使可滴定金属总浓度低于0.05wt%以下，并且聚乙二醇量按需要调节以达到优化润滑液粘度和反应润滑物与非反应润滑物以及反应润滑物与转化涂层损失的优化比。该专利所用的方法与本专利描述的方法属于不同的技术领域。
在公开号为CN1699614的发明中，公开了一种改善的冷成型性的Ti6-2-4-2片材的方法。该发明描述了用来改善Ti6-2-4-2片材的冷成型性的体系和方法。这些方法的实施方案包括将预定，预处理过的Ti6-2-4-2合金冷成型为冷成型的型材；使该冷成型的型材经历后成型退火周期，该周期包括：将该冷成型的型材加热到大约1450±25°F；使该冷成型的型材在约1450±25°F下保持大约15±2分钟；并且该冷成型的部件冷却到室温。这些方法的实施方案进一步包括使预定Ti6-2-4-2合金经历预成型退火周期，该周期包括：将预定合金加热到大约1550°F-1750°F的预成型退火温度；使该预定合金在预成型退火温度下保持大约30分钟；并且将该预定合金冷却到室温。这些方法使获得的部件包括90°弯曲角，并具有低至约6.2T的弯曲因子。该发明是用于Ti6-2-4-2钛合金，由于钛合金与本专利涉及的高温合金属于不同的金属材料领域，因此两种合金的处理方法有着本质的区别。
发明内容
要解决的技术问题
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法，通过冷成型前软化处理、冷弯曲成型和冷成型后时效处理三个阶段，改善GH4090冷轧带材冷成型性能。
技术方案
本发明的技术方案为：
所述一种改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法，其特征在于：采用以下步骤：
步骤1：冷成型前软化处理：先将空气炉加热至960℃～990℃；然后将GH4090冷轧带材放入空气炉中，并升温至960℃～990℃，保温至少10分钟；而后取出GH4090冷轧带材，空冷至20℃以下；
步骤2：将经过步骤1软化处理的GH4090冷轧带材按照零件要求冷弯曲成型；
步骤3：冷成型后时效处理：先将空气炉升温至680℃～720℃；然后将经过步骤2冷弯曲成型的工件放入空气炉中，保温至少3h；而后取出工件，空冷却至20℃以下，得到时效处理的工件。
有益效果
本发明在GH4090零件的冷成型前，采用一种新的热处理制度，增加了一次软化处理的工序，降低了材料的硬度，使冷成型顺利进行。本方法的优点是：一是该软化处理方法较一般软化处理（固溶温度退火）温度低，零件的氧化变形程度小，且不会造成GH4090材料的晶粒长大。二是采用这种新的工艺方法，在保证材料的机械性能的基础上，适当降低零件材料的硬度，使材料具有适当的硬度（HV289～399/HRC30～40），在降低硬度的同时改善了材料的塑性，提高了材料的冷成型性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
实施例1：
本实施例中改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法采用以下步骤：
步骤1：冷成型前软化处理：先将空气炉加热至960℃；然后将GH4090冷轧带材放入空气炉中，并升温至960℃，保温15分钟；而后取出GH4090冷轧带材，空冷至20℃以下；得到软化处理的GH4090冷轧带材；
步骤2：将经过步骤1软化处理的GH4090冷轧带材按照零件要求冷弯曲成型；
步骤3：冷成型后时效处理：先将空气炉升温至680℃；然后将经过步骤2冷弯曲成型的工件放入空气炉中，保温4h；而后取出工件，空冷却至20℃以下，得到时效处理的工件。
表1给出了本实施例中冷成型前未进行软化处理和进行软化处理的对比：
表1：
| 零件状态 | 零件硬度 |
| 冷成型前未进行软化处理 | HV460～466/HRC46.5～47.0 |
| 冷成型前进行软化处理 | HV380～388/HRC39.5～41.0 |
实施例2：
本实施例中改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法采用以下步骤：
步骤1：冷成型前软化处理：先将空气炉加热至970℃；然后将GH4090冷轧带材放入空气炉中，并升温至970℃，保温10分钟；而后取出GH4090冷轧带材，空冷至20℃以下；得到软化处理的GH4090冷轧带材；
步骤2：将经过步骤1软化处理的GH4090冷轧带材按照零件要求冷弯曲成型；
步骤3：冷成型后时效处理：先将空气炉升温至700℃；然后将经过步骤2冷弯曲成型的工件放入空气炉中，保温3h；而后取出工件，空冷却至20℃以下，得到时效处理的工件。
表2给出了本实施例中冷成型前未进行软化处理和进行软化处理的对比：
表2：
| 零件状态 | 零件硬度 |
| 冷成型前未进行软化处理 | HV460～466/HRC46.5～47.0 |
| 冷成型前进行软化处理 | HV330～341/HRC35.0～36.5 |
实施例3：
本实施例中改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法采用以下步骤：
步骤1：冷成型前软化处理：先将空气炉加热至990℃；然后将GH4090冷轧带材放入空气炉中，并升温至990℃，保温15分钟；而后取出GH4090冷轧带材，空冷至20℃以下；得到软化处理的GH4090冷轧带材；
步骤2：将经过步骤1软化处理的GH4090冷轧带材按照零件要求冷弯曲成型；
步骤3：冷成型后时效处理：先将空气炉升温至720℃；然后将经过步骤2冷弯曲成型的工件放入空气炉中，保温4h；而后取出工件，空冷却至20℃以下，得到时效处理的工件。
表3给出了本实施例中冷成型前未进行软化处理和进行软化处理的对比：
表3：
| 零件状态 | 零件硬度 |
| 冷成型前未进行软化处理 | HV460～466/HRC46.5～47.0 |
| 冷成型前进行软化处理 | HV303～311/HRC32.0～33.0 |
Claims (1)
1.一种改善GH4090冷轧带材冷成型性能的方法，其特征在于：采用以下步骤：
步骤1：冷成型前软化处理：先将空气炉加热至960℃～990℃；然后将GH4090冷轧带材放入空气炉中，并升温至960℃～990℃，保温至少10分钟；而后取出GH4090冷轧带材，空冷至20℃以下；
步骤2：将经过步骤1软化处理的GH4090冷轧带材按照零件要求冷弯曲成型；
步骤3：冷成型后时效处理：先将空气炉升温至680℃～720℃；然后将经过步骤2冷弯曲成型的工件放入空气炉中，保温至少3h；而后取出工件，空冷却至20℃以下，得到时效处理的工件。
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