CN106734795A - 一种高铌gh4169合金棒材的制备方法 - Google Patents

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曹国鑫
华正利
王玮东
罗文忠
杜刚
付宝全
张丰收
刘向宏
冯勇
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    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K29/00Arrangements for heating or cooling during processing

Abstract

本发明公开了一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,具体为:将GH4169合金铸锭依次进行两火次开坯锻造、一火次多向镦拔锻造、两火次拔长锻造和两火次倒棱、摔圆锻造,即得到高铌GH4169合金棒材。采用本发明方法通过在对变形火次的合理搭配、变形方式和变形速率的优化、及锻造时的压下量和送进量的合理配置,锻造Φ100~200mm规格GH4169高温合金棒材,有效的提高了棒材的组织均匀性,使棒材的探伤水平达到1.2‑12dB,同时减小了棒材的各向异性,成功突破了GH4169高温合金棒材的各项性能要求及组织均匀性要求。

Description

一种高铌GH4169合金棒材的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于镍基高温合金技术领域,具体涉及一种高铌GH4169合金棒材的制备方 法。
背景技术
[0002] GH4169合金是以体心立方的γ m面心立方的γ 〃相沉淀强化的镍基高温合金, 在-253〜700 °C温度范围内具有良好的综合力学性能,650 °C以下的屈服强度居变形高温合 金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能。该合 金用来制造各种形状复杂的零部件,在宇航、石油和核能工业领域中获得了极为广泛的应 用。
[0003] 在航空领域中,GH4169主要用于制造航空发动机中650°C以下工作的各种盘件和 叶片等转动部件。为了保证高温部件的可靠性,对冶金厂生产的GH4169棒材的冶金质量和 组织均匀性提出了更高的要求。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,以得到具有良好冶金 质量和组织均匀性的GH4169合金棒材。
[0005] 本发明所采用的技术方案是,一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,具体包括以 下步骤:
[0006] 步骤1,开坯:
[0007] 对GH4169合金铸锭进行两火次镦拔锻造,两火次加热温度均在1100〜1130°C,锻 造完成后坯料表面温度大于950°C ;
[0008] 步骤2, 一次中间锻造:
[0009] 将经步骤1锻造的锻坯在1050〜1080°C加热进行一火次多向镦拔锻造,锻造完成 后坯料表面温度大于900 °C ;
[0010] 步骤3,二次中间锻造:
[0011] 将经步骤2锻造的锻坯在1020〜1050°C加热进行两火次拔长锻造,锻造完成后坯 料表面温度大于850 °C;
[0012] 步骤4,成品锻造:
[0013] 将经步骤3锻造的锻坯在980〜1000°C加热进行两火次倒棱、摔圆锻造,锻造完成 后坯料表面温度大于850°C,即得到高铌GH4169合金棒材。
[0014] 本发明的特点还在于,
[0015] 步骤1中镦粗和拔长的变形量在20%〜50%,每道次的变形量不小于25%且不大 于50%,单锤压下量小于60mm;。
[0016] 步骤2中镦粗和拔长的变形量在30%〜60%,每道次的变形量在25%〜50%,单锤 压下量小于80mm。
[0017] 步骤3中拔长变形量控制在25%〜50%,每道次的变形量不小于25%。
[0018] 步骤4中每火次的变形量在10%〜30%,每道次的变形量在10%〜25%。
[0019] 本发明的有益效果是,本发明提出的一种使用快锻机生产Φ 10 0〜2 0 0 mm规格 GH4169高温合金棒材的锻造方法,通过在对变形火次的合理搭配、变形方式和变形速率的 优化、及锻造时的压下量和送进量的合理配置,有效的提高了棒材的组织均匀性,使棒材的 探伤水平达到1.2-12dB,同时减小了棒材的各向异性,成功突破了GH4169高温合金棒材的 各项性能要求及组织均匀性要求。
附图说明
[0020] 图1是本发明实施例1制备的φ 200mm规格棒材的低倍组织图;
[0021] 图2是本发明实施例1制备的Φ200_规格棒材边缘部高倍组织图;
[0022] 图3是本发明实施例1制备的Φ 200mm规格棒材1/2半径部位高倍组织图;
[0023] 图4是本发明实施例1制备的Φ 200mm规格棒材心部高倍组织图;
[0024] 图5是本发明实施例2制备的Φ 150_规格棒材的低倍组织图;
[0025] 图6是本发明实施例2制备的Φ 150_规格棒材边缘部高倍组织图;
[0026] 图7是本发明实施例2制备的Φ 150_规格棒材1/2半径部位高倍组织图;
[0027] 图8是本发明实施例2制备的Φ 150_规格棒材心部高倍组织图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0029] 本发明一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,具体包括以下步骤:
[0030] 步骤1,开还:
[0031] 对GH4169合金铸锭进行第1-2火次开坯锻造,加热温度为1100〜1130°C,在4500T 快锻机上镦拔变形,镦粗和拔长的变形量在20%〜50%,每道次的变形量在25%〜50%,单 锤压下量小于6〇_;锻造完成后坯料表面温度大于950°C。
[0032] 步骤2, 一次中间锻造:
[0033] 将经步骤1锻造的锻坯在1050〜1080 °C加热进行第3火次锻造,在4500T快锻机上 的多向镦拔锻造,镦粗和拔长的变形量在30 %〜60 %,每道次的变形量不小于25 %,单锤压 下量小于80_,锻造完成后坯料表面温度大于900°C。
[0034] 步骤3,二次中间锻造:
[0035] 将经步骤2锻造的锻坯在1020〜1050°C加热进行第4-5火次锻造,在4500T快锻机 或1600T快锻机上进行拔长,变形量控制在25%〜50%,每道次的变形量不小于25%,锻造 完成后坯料表面温度大于850 °C。
[0036] 步骤4,成品锻造:
[0037] 将经步骤3锻造的锻坯在980〜1020 °C加热进行第6-7火次锻造,在4500T快锻机或 1600T快锻机上进行倒棱和摔圆,每火次的变形量在10 %〜30 %,每道次的变形量不小于 10%,不大于25%,每火次锻造时间控制在6min以内,锻造完成后坯料表面温度大于850°C, 即得到高铌GH4169合金棒材。
[0038] 自由锻造过程中由于坯料表面降温较快,同时坯料表面与锤砧摩擦引起变形死 区,导致在最终棒材中形成边部和心部组织晶粒度不均匀。本发明通过自由锻中多向镦拔 结合快速锻造的锻造方式,进一步改善GH4169合金中不同部位的晶粒均匀化的效果。在自 由锻火次进行多循环的锻造,阻止棒材表面温度降低引起的S相析出不均匀,同时防止心部 产生过多的累计变形,影响物料的低倍组织状态。
[0039] 本发明通过在对锻造火次的合理配置、变形方式和变形速率的优化、锻造时的压 下量和送进量的合理设置,有效的细化晶粒、提高了棒材的组织均匀性,使棒材的探伤水平 达到1.2-12dB以上,同时减小了棒材的各向异性,成功突破了GH4169高温合金棒材的各项 性能要求及组织均匀性要求。
[0040] 实施例1
[0041] 步骤1,开坯
[0042] 使用4500T快锻机对Φ 500mm规格的铸锭开坯锻造,经过1火次镦拔到520 X 520 X L 规格方还,在1120 °C加热,保温350分钟。变形方式为第1火次一镦一拔,镦粗和拔长的变形 量为20%〜40%,每道次的变形量控制在25%〜35%,单锤压下量小于60mm,锻造完成后坯 料表面温度大于950°C ;锻造完成后回炉,进行第2火次锻造,加热温度和变形方式与第1火 次相同,随后准备进行下一火锻造。
[0043] 步骤2, 一次中间锻造
[0044] 第3火次在4500T快锻机上对520 X 520 X L规格方坯进行镦拔变形,加热温度为 1080°C,变形方式为一镦一拔,镦粗和拔长的变形量为40%〜60%,每道次的变形量控制在 25%〜35%,单锤压下量小于80mm,锻造完成后坯料表面温度大于900°C。锻完回炉补温,进 行下一火锻造。
[0045] 步骤3,二次中间锻造
[0046] 第4〜5火次在4500T将520 X 520 X L规格方坯拔长至200 X 200 X L变形。加热温度 为1030°C,每火次变形量控制为25%〜40%,锻造完成后坯料表面温度大于850°C。锻完回 炉补温,进行下一火锻造。
[0047] 步骤4,成品锻造
[0048] 第6〜7火次在1600T快锻机上对200 X 200 X L方坯进行倒棱和摔圆,加热温度为 1010 °C,倒棱火次的变形量在10 %〜20 %,倒棱后回炉补温进行摔圆锻造,摔圆变形量在 10%〜20%,锻造过程中每道次的变形量在10%〜25%,每火次锻造时间控制在6min以内, 锻造完成后坯料表面温度大于850°C。成品规格为Φ 200mm棒材。
[0049] 实施例2
[0050] 步骤1,开坯
[0051] 使用4500T快锻机对Φ 430mm规格的铸锭开坯锻造,在1100°C加热保温300分钟,对 铸锭进行一镦一拔到450 X 450 X L规格方坯,变形量控制在30%〜50%,每道次的变形量控 制在30%〜40%,镦拔完成后回炉保温,进行第2火锻造,加热温度和变形方式与第1火次相 同,镦拔完成后回炉,准备进行下一火次。
[0052] 步骤2, 一次中间锻造
[0053] 第3火次在4500T快锻机上对450 X 450 X L规格方坯进行镦拔变形,加热温度为 1050°C,变形方式为一镦一拔,镦粗和拔长的变形量为30%〜50%,每道次的变形量控制在 25%〜35%,单锤压下量小于80mm,锻造完成后坯料表面温度大于900°C。锻完回炉补温,进 行下一火锻造。
[0054] 步骤3,二次中间锻造
[0055] 第4〜5火次在4500T将450 X 450 X L规格方坯拔长至170 X 170 X L变形。加热温度 为1020 °C,每火次变形量控制为30%〜50%,每道次的变形量不小于25%,锻造完成后坯料 表面温度大于850°C。锻完回炉补温,进行下一火锻造。
[0056] 步骤4,成型锻造
[0057] 第6〜7火次在1600T快锻机上对170 X 170 X L方坯进行倒棱和摔圆,加热温度为 980 °C,倒棱火次的变形量在20 %〜30 %,倒棱后回炉补温进行摔圆锻造,摔圆变形量在 20%〜30%,锻造过程中每道次的变形量在10%〜25%,每火次锻造时间控制在6min以内, 锻造完成后坯料表面温度大于850°C。成品规格为Φ 150_棒材。
[0058] 实施例3
[0059] 步骤1,开坯
[0060] 使用4500T快锻机对Φ 430mm规格的铸锭开坯锻造,在1130°C加热保温300分钟,对 铸锭进行一镦一拔到450 X 450 X L规格方坯,变形量控制在25%〜35%,每道次的变形量控 制在35%〜50%,镦拔完成后回炉保温,进行第2火锻造,加热温度和变形方式与第1火次相 同,镦拔完成后回炉,准备进行下一火次。
[0061] 步骤2, 一次中间锻造
[0062] 第3火次在4500T快锻机上对450 X 450 X L规格方坯进行镦拔变形,加热温度为 1070°C,变形方式为一镦一拔,镦粗和拔长的变形量为35%〜55%,每道次的变形量控制在 25%〜35%,单锤压下量小于80mm,锻造完成后坯料表面温度大于900°C。锻完回炉补温,进 行下一火锻造。
[0063] 步骤3,二次中间锻造
[0064] 第4〜5火次在4500T将450 X 450 X L规格方坯拔长至120 X 120 X L变形。加热温度 为1050 °C,每火次变形量控制为35%〜45%,每道次的变形量不小于25%,锻造完成后坯料 表面温度大于850°C。锻完回炉补温,进行下一火锻造。
[0065] 步骤4,成型锻造
[0066] 第6〜7火次在1600T快锻机上对120 X 120 X L方坯进行倒棱和摔圆,加热温度为 1020 °C,倒棱火次的变形量在15 %〜25 %,倒棱后回炉补温进行摔圆锻造,摔圆变形量在 15%〜25%,锻造过程中每道次的变形量在10%〜25%,每火次锻造时间控制在6min以内, 锻造完成后坯料表面温度大于850°C。成品规格为Φ 150_棒材。
[0067] 对GH4169高温合金铸锭,采用本发明的方法进行了多批次生产,生产出2批规格为 Φ 100〜200mm的GH4169合金棒材,图1、5分别是是实施例1、2制备的棒材的低倍组织图,图 2-4分别是实施例1制备的Φ 200mm规格棒材边缘部、1/2半径部位和心部高倍组织图,图6-8 分别是实施例2制备的Φ 150mm规格棒材边缘部、1/2半径部位和心部高倍组织图,力学性能 数据见表1。
[0068] 表I GH4169高温合金棒材力学性能
[0069]
Figure CN106734795AD00071
[0070] 由表1和图1-8中的测试结果可知,采用本发明的锻造工艺技术生产的GH4169大规 格棒材的组织均匀,性能测试结果完全满足标准要求。

Claims (5)

1. 一种高银GH4169合金棒材的制备方法,其特征在于,具体按以下步骤实施: 步骤1,开坯: 对GH4169合金铸锭进行两火次镦拔锻造,两火次加热温度均在1100〜1130°(:,锻造完 成后坯料表面温度大于950°C ; 步骤2,一次中间锻造: 将经步骤1锻造的锻坯在1050〜1080°C加热进行一火次多向镦拔锻造,锻造完成后坯 料表面温度大于900 °C; 步骤3,二次中间锻造: 将经步骤2锻造的锻坯在1020〜1050°C加热进行两火次拔长锻造,锻造完成后坯料表 面温度大于850 °C; 步骤4,成品锻造: 将经步骤3锻造的锻坯在980〜1000°C加热进行两火次倒棱、摔圆锻造,锻造完成后坯 料表面温度大于850°C,即得到高铌GH4169合金棒材。
2. 根据权利要求1所述的一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,其特征在于,所述步骤 1中镦粗和拔长的变形量在20%〜50%,每道次的变形量不小于25%且不大于50%,单锤压 下量小于60mm。
3. 根据权利要求1所述的一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,其特征在于,所述步骤 2中镦粗和拔长的变形量在30%〜60%,每道次的变形量在25%〜50%,单锤压下量小于 80mm 〇
4. 根据权利要求1所述的一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,其特征在于,所述步骤 3中拔长变形量控制在25%〜50%,每道次的变形量不小于25%。
5. 根据权利要求1所述的一种高铌GH4169合金棒材的制备方法,其特征在于,所述步骤 4中每火次的变形量在10%〜30%,每道次的变形量在10%〜25%。
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