CN104878269A - 优化gh706合金持久性能的方法 - Google Patents

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黄烁
张北江
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Abstract

本发明公开了一种优化GH706合金持久性能的方法,该方法包括:将GH706合金中的微量元素P、B含量调整为:P含量为80~200ppm、B含量为40~100ppm。该方法能够在不影响合金室温及高温拉伸性能、冲击性能的基础上,大幅度提高合金的持久寿命与塑性超过200%。

Description

优化GH706合金持久性能的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及合金性能调整领域,特别是涉及一种优化GH706合金持久性能的方 法。

背景技术

[0002] GH4706合金是一种Fe-Ni基变形高温合金,与GH4169为同系列合金,可制备直径 900mm以上的大锭型,因而适合于制备直径超过2000mm的重型燃机用超大型涡轮盘锻件。 随着涡轮盘锻件直径的增大,在设备能力限制的情况下,大型涡轮盘锻件的热变形参数无 法达到理想值,难以避免出现力学性能的衰减。GH4706合金的持久性能尤为突出,常常因此 而达不到标准要求,亟待优化。

发明内容

[0003] 基于上述现有技术所存在的问题,本发明提供一种优化GH706合金持久性能的 方法,能够大幅度改善合金的持久性能,且不影响合金的热塑性、室温冲击与拉伸性能及 650 °C高温拉伸性能。

[0004] 为解决上述技术问题,本发明提供一种优化GH706合金持久性能的方法,该方法 包括:

[0005] 将GH706合金中的微量元素 P、B含量调整为:P含量为80~200ppm、B含量为 40 ~lOOppm。

[0006] 本发明的有益效果为:通过调整GH706合金的P、B微量元素含量,能够在不影响合 金室温拉伸与冲击及650°C拉伸性能等的基础上显著改善持久性能至200%。

附图说明

[0007] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本 领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他 附图。

[0008] 图1为本发明实施例的方法中P、B含量对GH706合金650°C /690MPa持久寿命的 影响;

[0009] 图2为本发明实施例的方法中P、B含量对GH706合金650°C /690MPa持久塑性的 影响。

具体实施方式

[0010] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。

[0011] 本发明实施例提供一种优化GH706合金持久性能的方法,能在不影响合金室温拉 伸与冲击及650°C拉伸性能等的基础上优化GH706合金持久性能,该方法包括:

[0012] 将GH706合金中的微量元素 P、B含量调整为:P含量为80~200ppm、B含量为 40 ~lOOppm。

[0013] 上述方法中,微量元素 P含量为80~120ppm,所述微量元素 B含量30~50ppm。

[0014] 上述方法中,GH706合金的成分包括:Cr 14. 50~17. 50wt %,Ti 1.50~ I. 80wt%,A1〈0. 40wt%,Nb 2. 80 ~3. 20wt%,Ni 39. 0 ~44. Owt%,Fe 余量。进一步的, 该GH706合金的成分还包括:C 0. 001~0. 020wt%。

[0015] 上述方法中,GH706合金采用以下冶炼工艺:真空感应加真空自耗的双真空冶炼 工艺,或真空感应加保护气氛电渣重燃加真空自耗的三联冶炼工艺。

[0016] 上述方法中,GH706合金的铸锭经均匀化工艺处理后再展开后续的制备工艺。

[0017] 本发明的方法通过调整GH706合金微量元素 P、B的含量使合金的持久性能显著改 善。

[0018] 下面结合具体实施例对本发明的方法作进一步说明。

[0019] 实施例一

[0020] 选用高纯原材料利用真空感应炉制备低P、B含量的GH706母合金,直径70mm、重 120kg ;再利用25kg真空炉将母合金分炉重熔,每炉次冶炼过程中分别加入不同含量的P、B 元素。由于超大型GH706合金铸锭的成分波动倾向大,易出现成分超限而导致钢锭判废的 情况。因此,本实施例在标准成分范围内分别按中、下限配入P、B元素,表1为不同炉次P、 B含量预期值与实测值。

[0021] 表1 GH706合金铸锭P、B含量预期值与实测值,(质量百分数ppm)

[0022]

Figure CN104878269AD00041

[0023] 注:上述表1中,M-中限;L-下限;

[0024] 不同炉次合金铸锭经均匀化后,在1150°C保温6h后采用快锻机开坯为40mm方材, 然后在1140°C温度下热轧为直径15mm合金棒材;将合金棒材经标准热处理(980°C Xlh, 空冷+720°C X8h炉冷至620°C X8h,空冷)后加工为合金试样进行组织观察与力学性能测 试。为保证力学性能的准确性,持久性能试样取3~5个平行试样平行测试。

[0025] 对不同P、B含量的合金进行力学性能分析,结果见表2与图1、2。通过分析P、B 元素对GH4706合金常规力学性能的影响,可以发现P、B元素对室温拉伸与冲击性能的影响 不明显,且相对标准均匀较大裕度。图1、2示出了 P、B元素对GH4706合金持久性能的影 响,可见,中限P、B元素的复合加入显著改善了合金的持久性能,持久寿命与塑性比下限P、 B合金试样提高200% ;单独加入中限P元素对持久性能影响不大;单独加入中限B元素可 小幅改善合金的持久性能。

[0026] 表2 P、B元素对GH4706合金拉伸与冲击性能的影响

Figure CN104878269AD00051

[0028] 实施例二

[0029] 采用三联冶炼工艺制备直径2000mm以上超大型GH706合金涡轮盘锻件。

[0030] GH706 合金主要成分为:C 0· 001 ~0· 020wt%;Cr 14. 50 ~17. 50wt%;Ti L 50 ~ 1.80¥七%洫1〈0.40¥七%;恥2.80~3.20¥七%;附39.0~44.0¥七%;?6余量,其中加入微 量元素 P含量为80~200ppm、B含量为40~lOOppm。

[0031] 利用国内现有大型冶炼设备,采用"真空感应+保护气氛电渣重燃+真空自耗"三 联冶炼工艺,制备出直径920mm的大型GH706合金自耗重熔锭。经化学成分测试表明,该 GH706合金大型自耗锭P、B元素无明显的宏观偏析。

[0032] 该大型自耗锭经均匀化处理后,利用国内8000吨快锻机,采用反复镦拔工艺开坯 制备直径750mm大规格棒坯。得出铸锭开坯过程表面质量良好,P、B元素添加对热塑性无 影响。

[0033] 利用国内现有800MN液压机,采用整体模锻、一火成型技术,将上述GH706合金大 规格棒坯模锻为直径2000mm以上的超大型GH706合金涡轮盘。这表明,本发明的方法能够 在我国实现工业化应用与生产。

[0034] 本发明的方法具有以下优点:(1)对重型燃机用超大型GH706涡轮盘锻件的生产 制备工艺影响小,适合于工业规模化生产;(2)能够在不影响超大型GH706合金涡轮盘其它 主要力学性能指标的基础上,大幅度改善合金的持久性能;(3)仅通过微量元素调整即可 实现超大型GH706合金涡轮盘性能的优化,兼顾低成本与高性能,提高了材料的性价比。在 目前使用的重型燃机用超大型GH706合金涡轮盘,对P、B元素的含量无明确要求以及P、B 元素存在易偏析特性的前提下,该方法克服了一般认为P元素为有害非金属杂质元素,不 需刻意添加的偏见,以及P、B元素添加在大尺寸涡轮盘的GH706合金中也存在控制含量不 当造成其在超大型铸锭中出现明显偏析的问题。

[0035] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。

Claims (6)

1. 一种优化GH706合金持久性能的方法,其特征在于,该方法包括: 将GH706合金中的微量元素P、B含量调整为:P含量为80~200ppm、B含量为40~ IOOppm0
2. 根据权利要求1所述的优化GH706合金持久性能的方法,其特征在于,所述微量元素 P含量为80~120ppm,所述微量元素B含量30~50ppm。
3. 根据权利要求1或2所述的优化GH706合金持久性能的方法,其特征在于,所述 GH706 合金的成分包括:Cr 14. 50 ~17. 50wt %,Ti L 50 ~I. 80wt %,A1〈0. 40wt %,Nb 2. 80 ~3. 20wt%,Ni 39. 0 ~44. Owt%,Fe 余量。
4. 根据权利要求3所述的优化GH706合金持久性能的方法,其特征在于,所述GH706合 金的成分还包括: C 0. 001~0. 020wt%。
5. 根据权利要求3所述的优化GH706合金持久性能的方法,其特征在于,所述GH706合 金采用以下冶炼工艺:真空感应加真空自耗的双真空冶炼工艺,或真空感应加保护气氛电 渣重燃加真空自耗的三联冶炼工艺。
6. 根据权利要求1所述的优化GH706合金持久性能的方法,其特征在于,所述GH706合 金的铸锭经均匀化工艺处理后再展开后续的制备工艺。
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