CN104999007B - 一种提高低膨胀合金锻造塑性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高低膨胀合金锻造塑性的方法，目的在于解决在制备高温合金的锻造过程中，锻造塑性差，钢锭利用率低，材料表面会出现断裂变形，导致原料大量浪费，生产成本增高的问题。将本发明改性得到的低膨胀合金钢锭按照常规方法，进行后续加热、锻造，实验结果表明：本发明能够有效提高低膨胀合金类高温合金的锻造塑性，断裂废品率为0，有效提高了产品的利用率。本发明能够有效提高低膨胀合金，尤其是精密合金4J32，的锻造塑性，有效提高钢锭利用率，降低生产成本，提高企业的生产效益。同时，本发明操作简单，能够满足工业化大规模、批量生产的需要，具有较显著的经济价值和社会价值，值得大规模推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工领域，尤其是高性能金属材料加工领域，具体为一种提高低膨胀合金锻造塑性的方法。本发明能够有效提高低膨胀合金的塑性，尤其是4J36合金、4J32合金的锻造塑性，提高合金的利用率。
背景技术
低膨胀合金主要包括4J36合金、4J32合金。4J36合金又称因瓦合金，4J32合金又称超因瓦合金，两者均属于精密合金，其在一定温度范围内，尺寸随温度的变化很小，因而被广泛应用于光学仪器及其它精密元件中。
高温合金具有良好的高温强度和抗氧化腐蚀性能，优异的抗疲劳和抗蠕变性能、断裂性能和组织稳定性，是现代国防建设和国民经济发展不可替代的关键材料。制备高温合金原材料必须经过一系列的制备工艺，锻造加工便是其中一个环节。
由于高温合金相组成的特性，以及通过固溶强化、沉淀强化和晶界强化，其强度愈来愈高，组织结构也日益复杂。由此带来的热加工变形抗力愈来愈大，工艺塑性愈来愈差，因而热加工变形，愈来愈困难。以低膨胀合金为例，其在锻造制备高温合金的过程中，锻造塑性差，钢锭利用率低，材料表面会出现断裂变形，导致原料大量浪费，生产成本增高。
因此，提供一种提高高温合金锻造塑性的方法，以降低高温合金生产成本，成为人们迫切关注的问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对在制备高温合金的锻造过程中，锻造塑性差，钢锭利用率低，材料表面会出现断裂变形，导致原料大量浪费，生产成本增高的问题，提供一种提高低膨胀合金锻造塑性的方法。本发明能够有效提高低膨胀合金，尤其是精密合金4J32，的锻造塑性，有效提高钢锭利用率，降低生产成本，提高企业的生产效益。同时，本发明操作简单，能够满足工业化大规模、批量生产的需要，具有较显著的经济价值和社会价值，值得大规模推广和应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高低膨胀合金锻造塑性的方法，包括如下步骤：
1)将低膨胀合金钢锭表面清理干净，得第一钢锭；
2)在环境温度15～70℃，相对湿度5～60％下，采用耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面，第一钢锭表面涂层厚度为0.1～0.3mm，涂刷完成后，得第二钢锭；
3)将第二钢锭在20～70℃下自然固化，即可；
所述步骤2中，耐高温封闭涂料的耐温范围为1700℃～2000℃。
所述步骤2中，在环境温度15～70℃，相对湿度5～60％，通风干燥的环境下，采用1700℃耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面，第一钢锭表面涂层厚度为0.1～0.3mm，涂刷完成后，得第二钢锭。
所述步骤3中，将第二钢锭在20～70℃下自然固化0.5～200天，即可。
所述步骤3中，将第二钢锭在20～70℃下自然固化1～10天，即可。
所述步骤3中，将第二钢锭在20～70℃下自然固化1～3天，即可。
步骤3完成后，即可将第二钢锭依次进行后续加热、锻造过程。
低膨胀合金为4J36合金、4J32合金中的一种或多种。
针对前述问题，本发明提供一种提高低膨胀合金锻造塑性的方法。本发明中，首先取待锻造钢锭(即低膨胀合金钢锭)，对其表面进行清理，以保证钢锭表面上无灰尘、油污、碎片、锈蚀、水分和其他有可能影响附着力的异物。然后，再在环境温度15～70℃、相对湿度5～60％、通风干燥环境下，采用耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面，第一钢锭表面涂层厚度为0.1～0.3mm，涂刷完成后，得第二钢锭，耐高温封闭涂料的耐温范围为1700℃～2000℃。通过该步骤，能够在第一钢锭表面形成封闭的耐高温封闭涂料层。最后，将第二钢锭在20～70℃下自然固化，固化完成后，即可。固化完成后，能够有效提高低膨胀合金后续锻造的塑性。
将本发明改性得到的低膨胀合金钢锭按照常规方法，进行后续加热、锻造，实验结果表明：本发明能够有效提高低膨胀合金类高温合金的锻造塑性，断裂废品率为0，有效提高了产品的利用率。
综上所述，本发明能够有效解决目前在制备高温合金的锻造过程中，尤其是4J32精密合金锻造的过程中，锻造塑性差，钢锭利用率低，材料表面会出现断裂变形，成品成材率低的问题。本发明能够有效提高低膨胀合金的锻造塑性，降低生产成本，提高钢锭利用率，从而提高企业的生产效益，具有较显著的经济价值和社会价值。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为实施例1的钢锭加热曲线流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
(1)取2支待锻造的低膨胀合金钢锭(钢锭尺寸Φ360mm)，分别记为1#、2#。将钢锭表面进行清理，保证钢锭表面上无灰尘、油污、碎片、锈蚀、水分和其他有可能影响附着力的异物，得第一钢锭。
(2)控制环境温度15～70℃，相对湿度5～60％，在通风干燥的环境中，采用耐温为1700℃的耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面。涂刷厚度0.2mm，涂刷完成后，得第二钢锭。将第二钢锭在25℃环境中，自然固化3天。
(3)按照图1的流程图，对步骤2固化后的钢锭进行加热。将700℃下的钢锭均匀加热至840～860℃，升温速率为35℃/h～40℃/h，然后保温2h，再升温至1140℃～1160℃，升温速率为100℃/h，再保温2h，完成加热。
(4)加热完成后，进行锻造，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥900±10℃(即890℃～910℃)。锻造完成后，进行检测，检测结果如下表1所示。
表1实施例1钢锭检测结果
| 钢锭编号 | 钢锭重量Kg | 钢锭头尾切除重量Kg | 断裂废品重量Kg | 废品率 |
| 1# | 1010 | 240 | 0 | 0％ |
| 2# | 1020 | 238 | 0 | 0％ |
实施例2
(1)取2支待锻造的低膨胀合金钢锭(钢锭尺寸Φ360mm)，分别记为3#、4#。将钢锭表面进行清理，保证钢锭表面上无灰尘、油污、碎片、锈蚀、水分和其他有可能影响附着力的异物，得第一钢锭。
(2)控制环境温度20～40℃，相对湿度40～60％，在通风干燥的环境中，采用耐温为2000℃的耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面。涂刷厚度0.15mm，涂刷完成后，得第二钢锭。将第二钢锭在20～30℃环境中，自然固化10天。
(3)对步骤2固化后的钢锭进行加热：将700℃下的钢锭均匀加热至840～860℃，升温速率为35℃/h～40℃/h，然后保温2h，再升温至1140℃～1160℃，升温速率为100℃/h，再保温2h，完成加热。
(4)加热完成后，进行锻造，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥900±10℃(即890℃～910℃)。锻造完成后，进行检测，检测结果如下表2所示。
表2实施例2钢锭检测结果
| 钢锭编号 | 钢锭重量Kg | 钢锭头尾切除重量Kg | 断裂废品重量Kg | 废品率 |
| 3# | 1005 | 235 | 0 | 0％ |
| 4# | 1010 | 238 | 0 | 0％ |
实施例3
(1)取2支待锻造的低膨胀合金钢锭(钢锭尺寸Φ360mm)，分别记为5#、6#。将钢锭表面进行清理，保证钢锭表面上无灰尘、油污、碎片、锈蚀、水分和其他有可能影响附着力的异物，得第一钢锭。
(2)控制环境温度25～35℃，相对湿度30～50％，在通风干燥的环境中，采用耐温为1800℃的耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面。涂刷厚度0.3mm，涂刷完成后，得第二钢锭。将第二钢锭在25～35℃环境中，自然固化5天。
(3)对步骤2固化后的钢锭进行加热：将700℃下的钢锭均匀加热至840～860℃，升温速率为35℃/h～40℃/h，然后保温2h，再升温至1140℃～1160℃，升温速率为100℃/h，再保温2h，完成加热。
(4)加热完成后，进行锻造，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥900±10℃(即890℃～910℃)。锻造完成后，进行检测，检测结果如下表3所示。
表3实施例3钢锭检测结果
| 钢锭编号 | 钢锭重量Kg | 钢锭头尾切除重量Kg | 断裂废品重量Kg | 废品率 |
| 5# | 1020 | 240 | 0 | 0％ |
| 6# | 1015 | 245 | 0 | 0％ |
对比实施例1
(1)取2支待锻造的低膨胀合金钢锭(钢锭尺寸Φ360mm)，分别记为7#、8#。将钢锭表面进行清理，保证钢锭表面上无灰尘、油污、碎片、锈蚀、水分和其他有可能影响附着力的异物，得第一钢锭。
(2)按照图1的流程图，对步骤1清理后的钢锭进行加热。将700℃下的钢锭均匀加热至840～860℃，升温速率为35℃/h～40℃/h，然后保温2h，再升温至1140℃～1160℃，升温速率为100℃/h，再保温2h，完成加热。
(3)加热完成后，进行锻造，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥900±10℃(即890℃～910℃)。锻造完成后，进行检测，检测结果如下表4所示。
表4对比实施例1钢锭检测结果
| 钢锭编号 | 钢锭重量Kg | 钢锭头尾切除重量Kg | 断裂废品重量Kg | 废品率 |
| 1# | 1010 | 240 | 275 | 35.7％ |
| 2# | 1020 | 238 | 262 | 33.5％ |
观测发现：对比实施例1锻造后的钢锭表面出现断裂变形，在后续应用时，必须将相应部分去除。断裂变形现象进一步表明，对比实施例1中钢锭的锻造塑性较差。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (7)
1.一种提高低膨胀合金锻造塑性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将低膨胀合金钢锭表面清理干净，得第一钢锭；
2）在环境温度15~70℃，相对湿度5~60%下，采用耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面，第一钢锭表面涂层厚度为0.1~0.3mm，涂刷完成后，得第二钢锭；
3）将第二钢锭在20~70℃下自然固化，即可；
所述步骤2）中，耐高温封闭涂料的耐温范围为1700℃~2000℃；
所述步骤3）中，将第二钢锭在20~70℃下自然固化0.5~200天，即可。
2.根据权利要求1所述提高低膨胀合金锻造塑性的方法，其特征在于，所述步骤2）中，在环境温度15~70℃，相对湿度5~60%，通风干燥的环境下，采用1700℃耐高温封闭涂料涂刷第一钢锭表面，第一钢锭表面涂层厚度为0.1~0.3mm，涂刷完成后，得第二钢锭。
3.根据权利要求1所述提高低膨胀合金锻造塑性的方法，其特征在于，所述步骤3）中，将第二钢锭在20~70℃下自然固化1~10天，即可。
4.根据权利要求3所述提高低膨胀合金锻造塑性的方法，其特征在于，所述步骤3）中，将第二钢锭在20~70℃下自然固化1~3天，即可。
5.根据权利要求1-4任一项所述提高低膨胀合金锻造塑性的方法，其特征在于，步骤3）完成后，即可将第二钢锭依次进行后续加热、锻造过程。
6.根据权利要求1-4任一项所述提高低膨胀合金锻造塑性的方法，其特征在于，低膨胀合金为4J36合金、4J32合金中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述提高低膨胀合金锻造塑性的方法，其特征在于，低膨胀合金为4J36合金、4J32合金中的一种或多种。
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