CN106868436B - 一种快径锻联合生产高温合金gh4169细晶棒材制造方法 - Google Patents
一种快径锻联合生产高温合金gh4169细晶棒材制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种快径锻联合生产高温合金GH4169细晶棒材制造方法，目的是为合金棒材获得等高晶粒度等级晶粒。本发明采用技术方案：利用快锻机对合金锭进行反复镦拔，每火次镦粗变形量25％～35％；逐火次降温开坯，降温梯度为1110℃±10℃→1100℃±10℃→1080℃±20℃→1040℃±20℃；末火次变形量不小于30％；径锻前坯料加热温度990℃～1020℃，保温40min～120min，在径锻机一火次锻至成品棒材规格，终锻温度不低于950℃，径锻后水冷至室温。本发明具有以下技术效果：⑴棒材的微观组织均匀性显著提高，棒材外缘至中心为完全再结晶的等轴晶组织，晶粒度可以达到6级或更高等级；⑵棒材头尾组织均匀、一致；⑶棒材批产稳定。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制造领域，涉及一种快锻机+径锻机联合生产高温合金GH4169细晶棒材的制造方法，获得等轴细晶组织。
背景技术
GH4169合金是一种沉淀强化型的镍-铬-铁基高温合金，因其在-253℃～650℃之间具有高的抗拉强度、屈服强度、持久强度和塑性，同时具有良好的抗腐蚀、抗辐照及焊接性能而成为航空航天发动机涡轮盘和轴的首选材料。该材料加工的特点是材料对热加工工艺参数，如加热温度、保温时间、开锻温度、终锻温度、变形量，变形速率等非常敏感，获得外缘至心部组织均匀的细晶锻制棒材，特别是获得完全再结晶的棒材外缘组织特别困难。按照快锻机直接成材的传统工艺生产的GH4169合金棒材，存在加热和回炉再烧温度高，微观组织在每火次之间累积细化效果差，成品材组织粗大；棒材外缘组织变形程度差，锻造节奏慢，终锻温度低，棒材外缘组织动态再结晶程度低，随锻造规格的不同在0～30mm范围内依次是黑晶、项链晶和混晶组织(分别如图1、图2和图3所示)，这一组织若控制不当会遗留至成品锻件而产生废品；同时，近些年来，随着我国高质量、高可靠性、长寿命航空航天发动机的研发，对发动机涡轮盘及轴用GH4169合金锻制棒材的微观组织控制提出了更高的要求。
发明内容
本发明公开一种快径锻联合生产高温合金GH4169细晶棒材制造方法，目的是为生产Φ150mm～Φ280mm规格的GH4169合金棒材外缘组织获得完全再结晶的等轴晶组织，棒材外缘至心部晶粒度等级达到6级或更好水平。
为实现上述目标，本发明采用如下技术方案予以实现。
利用快锻机对合金锭进行反复镦拔，每火次镦粗变形量25％～35％；逐火次降温开坯，降温梯度为1110℃±10℃→1100℃±10℃→1080℃±20℃→1040℃±20℃；末火次加热温度控制在1020℃～1060℃，末火次变形量不小于30％；快锻开坯后直接转移至径锻机工序；径锻前坯料加热温度990℃～1020℃，保温40min～120min，在径锻机一火次锻至成品棒材规格，终锻温度不低于950℃，径锻后水冷至室温。
快锻工艺是利用逐火次降温生产，以实现微观组织的逐火次细化，每火次加热温度的选择原则是在保证塑性的前提下，使微观组织在前一火次产生的未再结晶组织能够完成静态再结晶，并且组织长大程度可控，关键工艺为末火次加热温度1020℃～1060℃，末火次变形量不小于30％；径锻工艺为保证棒材外缘能够完成动态再结晶，以获得棒材外缘至中心完全再结晶的等轴细晶组织，关键工艺为径锻前坯料加热温度990℃～1020℃，终锻温度不低于950℃。
与传统的快锻机直接成材的锻造工艺相比，本发明具有以下技术效果：
⑴棒材的微观组织均匀性显著提高，棒材外缘黑晶，项链晶和混晶组织消除，棒材外缘至中心为完全再结晶的等轴晶组织，晶粒度可以达到6级或更高等级；
⑵棒材头尾组织均匀、一致；
⑶棒材批产稳定。
附图说明
图1为GH4169黑晶组织；
图2为GH4169项链晶组织；
图3为GH4169混晶组织；
图4为Φ150mm规格GH4169合金棒材横向低倍组织金相组织照片；
图5为Φ150mm规格GH4169合金棒材纵向低倍组织金相组织照片；
图6为Φ150mm规格GH4169合金棒材外缘金相组织照片(×100)；
图7为Φ150mm规格GH4169合金棒材R/2位置金相组织照片(×100)；
图8为Φ150mm规格GH4169合金棒材中心位置金相组织照片(×100)；
图9为Φ280mm规格GH4169合金棒材横向低倍组织金相组织照片；
图10为Φ280mm规格GH4169合金棒材纵向低倍组织金相组织照片；
图11为Φ280mm规格GH4169合金棒材外缘金相组织照片(×100)；
图12为Φ280mm规格GH4169合金棒材R/2位置金相组织照片(×100)；
图13为Φ280mm规格GH4169合金棒材中心位置金相组织照片×100)。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施案例详述本发明，但本发明不局限于下述实施案例。
实施例1、实施例2共同执行工艺：
⑴快锻机开坯工艺(见表1)：
利用快锻机对合金锭进行反复镦拔，逐火次降温开坯，降温梯度为1110℃±10℃→1100℃±10℃，每火次镦粗变形量30％；1080℃±20℃→1040℃±20℃，拔长；快锻开坯后直接转移至径锻机工序。
实施例1
合金锭锭型：Φ508mm，锻造规格：Φ165mm，经车光去除表面黑皮至成品材规格：Φ150mm；
⑵径锻机锻造工艺
快锻开坯后，转移至径锻机工序，径锻前回炉再烧温度为1020℃，保温90min，径锻机一火次锻造至Φ165mm，终锻温度980℃，径锻后水冷至室温。
⑶组织检验
横向低倍组织如图4所示；
纵向低倍组织如图5所示；
棒材外缘位置显微组织如图6所示；
棒材R/2位置显微组织如图7所示；
棒材中心位置显微组织如图8所示；
棒材外缘晶粒度为8级，R/2和中心位置晶粒度为6级。
实施例2
合金锭锭型：Φ508mm，锻造规格：Φ295mm，成品材规格：Φ280mm；
⑵径锻机锻造工艺
合金锭锭型：Φ508mm，锻造规格：Φ295mm，经车光去除表面黑皮至成品材规格：Φ280mm；
⑵径锻机锻造工艺
快锻开坯后，转移至径锻机工序，径锻前回炉再烧温度为1020℃，保温120min，径锻机一火次锻造至Φ295mm，终锻温度950℃，径锻后水冷至室温。
⑶组织检验
横向低倍组织如图9所示；
纵向低倍组织如图10所示；
棒材外缘位置显微组织如图11所示；
棒材R/2位置显微组织如图12所示；
棒材中心位置显微组织如图13所示；
棒材外缘晶粒度为8级，R/2和中心位置晶粒度为6级。
表1快锻机开坯工艺图表
Claims (3)
1.一种快径锻联合生产高温合金GH4169细晶棒材制造方法，其特征在于：利用快锻机对合金锭进行反复镦拔，每火次镦粗变形量25％～35％；逐火次降温开坯，降温梯度为1110℃±10℃→1100℃±10℃→1080℃±20℃→1040℃±20℃；末火次变形量不小于30％；快锻开坯后直接转移至径锻机工序；径锻前坯料加热温度990℃～1020℃，保温40min～120min，在径锻机一火次锻至成品棒材规格，终锻温度不低于950℃，径锻后水冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种快径锻联合生产高温合金GH4169细晶棒材制造方法，其特征在于：所述快锻机反复镦拔、逐火次降温开坯；合金锭锭型Φ508mm，1火次加热温度1110℃±10℃，镦粗和拔长，镦粗变形量30％；2火次加热温度1100℃±10℃，镦粗和拔长，镦粗变形量30％；3火次加热温度1080℃±20℃，拔长；4火次加热温度1040℃±20℃，拔长；快锻开坯后，转移至径锻机工序，径锻前回炉再烧温度为1020℃，保温90min，精锻机一火次锻造至Φ165mm，终锻温度980℃，径锻后水冷至室温。
3.根据权利要求1所述的一种快径锻联合生产高温合金GH4169细晶棒材制造方法，其特征在于：所述快锻机反复镦拔、逐火次降温开坯；合金锭锭型Φ508mm，1火次加热温度1110℃±10℃，镦粗和拔长，镦粗变形量30％；2火次加热温度1100℃±10℃，镦粗和拔长，镦粗变形量30％；3火次加热温度1080℃±20℃，拔长；4火次加热温度1040℃±20℃，拔长；快锻开坯后，转移至径锻机工序，径锻前回炉再烧温度为1020℃，保温120min，精锻机一火次锻造至Φ295mm，终锻温度950℃，径锻后水冷至室温。
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