CN104525828B - 径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法 - Google Patents

径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法,目的是通过采用液压式径锻机，选取合适热变形工艺参数，一火次锻制出形状合格、组织和性能理想的阶轴锻件，用于制造阀门。本发明采用以下技术方案,Nimonic80A合金阶轴锻制工艺：快锻机开坯+径锻机经过一火次、八道次锻制变形过程，完成阶轴锻造成型;设计并精确控制加热温度、终锻温度及变形工艺。本发明的有益效果：利用快锻机开坯+径锻机经过一火、八道次锻制生产出阶轴锻件；阶轴锻件外形、尺寸及允许偏差符合图纸的尺寸标注；室温、高温拉伸性能、硬度、冲击均一次检验合格；高倍检验晶粒度中心到边缘均细于5级，级差1级，组织均匀。

Description

径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法
技术领域
本发明属于金属材料制造领域，公开一种液压式径锻机锻制高温合金阶轴锻件制造方法，主要用于高温合金Nimonic80A锻件的生产。
背景技术
Nimonic80A合金广泛应用于航空、舰船阀门，汽轮机及其它领域，该合金在舰船发动机气阀部件使用量很大，仅韩国一年在全球采购量达1000吨以上，但以往国际上均由冶金厂提供锻制或轧制直棒，阀门制造厂采用分段镦粗或焊接等方法制造阀门零件。分段镦粗法：第一步镦粗，通过局部感应加热，局部镦粗，然后固溶软化处理；第二步镦粗采用电阻丝炉端部加热，采用液压机进行镦粗，该工艺制造工序复杂，生产效率低，局部加热导致连接处温度偏低，横向拉伸变形程度很大，极易产生裂纹。焊接法：将阀帽与阀杆采用焊接工艺连接在一起，工艺简单，但焊缝处质量无法保证。
发明内容
本发明公开一种径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法
目的是通过采用液压式径锻机，选取合适热变形工艺参数，一火次锻制出形状合格、组织和性能理想的阶轴锻件，用于制造阀门。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
1. Nimonic80A合金阶轴锻制工艺：快锻机开坯+径锻机经过一火次、八道次锻制变形过程，完成阶轴锻造成型。
2.具体工艺措施：
①Nimonic80A合金采用真空感应炉+真空自耗炉双联冶炼，成品化学成分应符合表1规定。
表1 %
②坯料制备：坯料采用快锻机开坯到φ340mm棒料，长度1.2m～1.5m。
③径锻机锻制过程：一火次分八个道次压下量锻制阶轴锻件；
加热制度：1130℃±10℃，保温60min，保证锻件表面无裂纹产生；
终锻温度：控制在950℃～980℃，保证阶轴锻件组织均匀，晶粒度细于5级。
3.理化检验指标
①力学性能指标应符合表2规定。
表2
②检验晶粒度：不小于5级，组织均匀。
本发明的创新点在于：
Nimonic80A合金阶轴锻件采用液压式径锻机生产的主要创新点有以下三点：
①径锻机锻制成品锻件形状复杂，尺寸精确；
②为保证大型舰船阀门使用强度要求，合金设计将强化元素Al+Ti和
提高到4.0%以上，但由于Al，Ti元素的提高，将大幅降低锻造塑性，抗变形强度很高，控制强化元素和变形抗力两个因素；
③为保证锻件稳定性，要求锻件组织均匀，晶粒度细于5级，设计并
精确控制加热温度、终锻温度及变形工艺。
本发明的有益效果：利用快锻机开坯+径锻机经过一火、八道次锻制生产出阶轴锻件；阶轴锻件外形、尺寸及允许偏差符合图纸的尺寸标注；室温、高温拉伸性能、硬度、冲击均一次检验合格；高倍检验晶粒度中心到边缘均细于5级，级差1级，组织均匀。
附图说明
图1是合金锭示意图；
图2是合金快锻坯料示意图；
图3是合金径锻机第1-2道次通长示意图；
图4是合金径锻机锻造完成锻件毛坯示意图；
图5-1是炉号：12242190279阶轴锻件零件图；
图5-2是炉号：12242190328阶轴锻件零件图；
图5-3是炉号：13242320269阶轴锻件零件图；
图6-1是炉号：12242190279阶轴锻件实况图；
图6-2是炉号：12242190328阶轴锻件实况图；
图6-3是炉号：13242320269阶轴锻件实况图；
图7-1是炉号：12242190279锻件金相组织照片（100倍）；
图7-2是炉号：12242190279锻件金相组织照片（500倍）；
图8-1是炉号：12242190328锻件金相组织照片（100倍）；
图8-2是炉号：12242190328锻件金相组织照片（500倍）；
图9-1是炉号：13242320269锻件金相组织照片（100倍）；
图9-2是炉号：13242320269锻件金相组织照片（500倍）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细说明。
实施例1：
炉号：12242190279；成品材规格：阶轴锻件；单重335kg；
技术条件：QJ/DT01.63138-2012；
⑴锻制
①3150t快锻机坯料尺寸Φ340mm、长度1500mm；
②1800t径锻机一火次锻制八个道次;加热温度1130℃，保温时间60min，终锻温度970℃。
图1-图4是钢锭锻制变形过程：
图1合金锭Φ406mm×1800mm
图2 3150吨快锻坯料Φ340mm×1500mm
图3径锻机第1-2道次通长Φ270mm×2380mm
（变形过程：Φ340 Φ320 Φ270mm）
图4径锻机锻造完成锻件毛坯，第3-8道次大台Φ270*700mm不变形，小台左右侧变形到Φ125×1850mm（产双倍尺），
（变形过程：Φ270 Φ240 Φ220 Φ185 Φ155Φ128Φ125mm）
图5-1是阶轴锻件零件图，图6-1是阶轴锻件实况图。
⑵检验
①化学成分检验结果见表3
表3 %
元素 C Mn Si S P Cr Al Ti B
含量 0.060 0.08 0.07 0.001 0.004 20.0 1.68 2.55 0.004
元素 Cu Fe Co Ag Bi Pb Zr Ni
含量 ＜0.07 0.36 0.03 ＜0.0005 ＜0.00005 ＜0.001 0.03 余
②室温拉伸、高温拉伸、冲击、硬度力学性能检验结果见表4。
表4
③高倍检验晶粒度：锻件组织均匀，晶粒度5.5级；图7-1是金相组
织照片（100倍），图7-2是金相组织照片（500倍）。
实施例2
炉号：12242190328；成品材规格：阶轴锻件；单重285kg；
技术条件：QJ/DTC1.63138-2012；
⑴锻制：
①3150t快锻机坯料尺寸Φ340mm、长度1400mm；
②1800t径锻机一火次锻制八个道次；加热温度1130℃，保温时间60min，终锻温度950℃。
图1-图4是钢锭锻制变形过程：
图1合金锭Φ406mm×1800mm
图2 3150吨快锻坯料Φ340mm×1400mm
图3径锻机第1-2道次通长Φ270mm×2200mm
（变形过程：Φ340Φ320Φ270mm）
图4径锻机锻造完成锻件毛坯，第3-8道次大台Φ270×500mm不变形，小台左右侧变形到Φ125*1800mm（产双倍尺），
（变形过程：Φ270Φ240Φ220Φ185Φ155Φ128Φ125mm）
图5-2是阶轴锻件零件图，图6-2是阶轴锻件实况图。
⑵检验
①化学成分检验结果见表5
表5 %
元素 C Mn Si S P Cr Al Ti B
含量 0.060 0.05 0.05 0.001 0.006 19.84 1.67 2.57 0.005
元素 Cu Fe Co Ag Bi Pb Zr Ni
含量 ＜0.07 0.20 0.03 ＜0.0005 ＜0.00005 ＜0.001 ＜0.01 余
②室温拉伸、高温拉伸、冲击、硬度力学性能检验结果见表6。
表6
③高倍检验晶粒度：锻件组织均匀，晶粒度6级；图8-1是金相组
织照片（100倍），图8-2是金相组织照片（500倍）。
实施例3
炉号：13242320269；成品材规格：阶轴锻件；单重335kg；
技术条件：QJ/DT01.63138-2012；
⑴锻制：
①3150t快锻机坯料尺寸Φ340mm、长度800mm；
②1800t径锻机一火次锻制八个道次；加热温度1130℃，保温时间60min，终锻温度980℃。
图1-图4是钢锭锻制变形过程：
图1合金锭Φ406mm×1800mm
图2 3150吨快锻坯料Φ340mm×800mm
图3径锻机第1-2道次通长Φ270mm×1260mm
（变形过程：Φ340 Φ320 Φ270mm）
图4径锻机锻造完成锻件毛坯，第3-8道次大台Φ270×350mm不变形，小台左右侧变形到Φ125×1800mm（产双倍尺），
（变形过程：Φ270Φ240Φ220Φ185 Φ155 Φ128Φ125mm）
图5-3是阶轴锻件零件图，图6-3是阶轴锻件实况图。
⑵检验
①化学成分检验结果见表7
表7 %
元素 C Mn Si S P Cr Al Ti B
含量 0.060 0.08 0.21 0.001 0.004 19.91 1.66 2.55 0.005
元素 Cu Fe Co Ag Bi Pb Zr Ni
含量 ＜0.07 0.32 0.03 ＜0.0005 ＜0.00005 ＜0.001 0.03 余
②室温拉伸、高温拉伸、冲击、硬度力学性能检验结果见表8。
表8
③高倍检验晶粒度：锻件组织均匀，晶粒度6级；图9-1是金相组织照
片（100倍），图9-2是金相组织照片（500倍）。

Claims (3)

1.一种径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法,其特征在于：所述Nimonic80A合金阶轴锻件制造方法：快锻机开坯+径锻机锻制变形，完成阶轴锻造成型；
所述快锻机开坯，将坯料开坯到φ340mm棒料，长度1.2m～1.5m；
所述径锻机锻制过程：一火次分八个道次压下量将φ340mm棒料锻制成阶轴锻件；
所述径锻机锻制加热温度为1130℃±10℃，保温60min；终锻温度控制在950℃～980℃。
2.根据权利要求1所述径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法,其特征在于：所述快锻机开坯是采用3150t快锻机对合金锭Φ406mm×1800mm开坯为棒料Φ340mm、长度1500mm；
所述径锻机锻制过程是采用1800t径锻机一火次锻制八个道次：第1～2道次通长Φ270mm×2380mm，变形过程：Φ340→ Φ320→Φ270mm；第3～8道次大台Φ270×700mm不变形，小台左右侧变形到Φ125×1850mm，变形过程：Φ270→ 240 →220 →185→ 155→ 128→125mm；
所述1800t径锻机锻制加热温度1130℃，保温时间60min，终锻温度970℃。
3.根据权利要求1所述径锻机锻制高温合金Nimonic80A阶轴锻件制造方法,其特征在于：所述快锻机开坯是采用3150t快锻机对合金锭开坯到棒料Φ340mm、长度1400mm；
所述径锻机锻制过程是采用1800t径锻机一火次锻制八个道次：第1～2道次通长Φ270mm×2200mm，第3～8道次大台Φ270×500mm不变形，小台左右侧变形到Φ125×1800mm；终锻温度950℃。
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