CN107287540A - 一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法 - Google Patents

一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107287540A
CN107287540A CN201710539926.1A CN201710539926A CN107287540A CN 107287540 A CN107287540 A CN 107287540A CN 201710539926 A CN201710539926 A CN 201710539926A CN 107287540 A CN107287540 A CN 107287540A
Authority
CN
China
Prior art keywords
deformation
temperature
nickel
base alloy
forging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710539926.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107287540B (zh
Inventor
蔺永诚
吴凡
陈明松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201710539926.1A priority Critical patent/CN107287540B/zh
Publication of CN107287540A publication Critical patent/CN107287540A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107287540B publication Critical patent/CN107287540B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明公开了一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法。该方法的步骤如下：(1)将镍基合金锻坯进行固溶处理，然后淬火；(2)对镍基合金锻坯进行塑性变形，其应变速率为0.001s‑1～0.1s‑1，首先将锻坯加热至变形温度1030℃～1050℃，待保温至锻坯温度均匀后开始变形，该变形过程包括两个阶段，第一阶段的变形量为20％～40％，变形结束时将变形温度降至950℃～1010℃，待保温至锻坯温度均匀后开始第二阶段变形，锻坯在两个阶段的总变形量为60％～70％；(3)变形结束后，立即将锻件进行淬火。本发明提出的方法可以通过调控变形温度细化镍基合金锻件的晶粒组织，为制造高品质锻件提供了有效途径。

Description

一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法
技术领域：
本发明属于锻造技术领域，涉及一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法。
背景技术：
镍基合金是一种以γ"相(Ni3Nb)为主要强化相，γ'相(Ni3AlTi)为辅助强化相的镍基高温合金。因其在-253℃～700℃温度范围内具有良好综合性能，特别是在650℃下具有高强度、耐高温、抗腐蚀、抗氧化，以及良好的抗蠕变和抗疲劳性能，被广泛应用于制造高品质的航空发动机零部件。
热锻造变形工艺是获得均匀且细小晶粒组织的镍基合金锻件的重要途径。在热锻造变形过程中，动态再结晶是一种重要的晶粒细化机制。研究表明，镍基合金发生完全动态再结晶时需要较高的变形温度。当变形温度较低时，发生不完全的动态再结晶将无法得到均匀的细晶组织，同时混晶的存在严重影响了材料的综合性能。当变形温度较高时，虽然能够发生完全动态再结晶，但在变形后期容易诱发动态再结晶晶粒长大，使得晶粒组织粗化，不能达到预期的细化晶粒效果。因此，急需发明一种能以相对较小的变形温度获得细化的镍基合金晶粒组织的新方法。
目前，在已公开的细化镍基合金晶粒组织制坯的方法中，大多数通过将合金坯料在高温下多次镦粗和拔长来达到细化晶粒的目的。这种工艺相当复杂，工序较多，加工成本高昂，且能源损耗大。因此，有必要提出一种低成本、低耗能的方法达到细化镍基合金锻件晶粒组织的目的。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法，该方法可以有效地通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织，解决了现有细化镍基合金锻件晶粒组织高成本、高耗能的难题。
本发明解决上述难题的方案是：
步骤1：将镍基合金锻坯进行固溶处理，其固溶温度为1040℃～1060℃，固溶时间为40min～65min，然后淬火；
步骤2：对固溶处理的镍基合金锻坯进行塑性变形，其应变速率为0.001s-1～0.1s-1，首先将锻坯加热至变形温度1030℃～1050℃，待保温至锻坯温度均匀后开始变形，该变形过程包括两个阶段，第一阶段的变形量为20％～40％，变形结束时将变形温度降至950℃～1010℃，待保温至锻坯温度均匀后开始第二阶段变形，锻坯在两个阶段的总变形量为60％～70％；
步骤3：变形结束后，立即将锻件进行淬火。
本发明的有益效果为：该方法充分利用了变形储能—动态再结晶的相互作用机制，采用变形温度先高后低的两阶段变形，既保证了完全动态再结晶发生，也限制了动态再结晶晶粒长大。其原理为：第一阶段高变形温度使得锻件内部产生大量的动态再结晶晶核，然后合理降低第二阶段变形温度，使晶界流动速率降低，从而有效地抑制动态再结晶晶粒长大。同时，随着变形程度的增加，动态再结晶形核继续发生，最终在相对较低的变形温度下实现镍基合金的完全动态再结晶，从而达到晶粒细化的目的。
附图说明：
图1镍基合金锻坯固溶处理后的晶粒组织；
图2实施例1的变形温度—应变曲线；
图3实施例1采用调控变形温度工艺获得的镍基合金锻件的晶粒组织；
图4对比实验采用恒温工艺获得的镍基合金锻件的晶粒组织：(a)变形温度为1040℃；(b)变形温度为980℃；
图5实施例2的变形温度—应变曲线；
图6实施例2采用调控变形温度工艺获得的镍基合金锻件的晶粒组织。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细说明。
本发明为一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法，实施案例中使用的商用镍基合金坯料的成分如表1所示，其固溶处理后晶粒组织如图1所示，通过截面法可测得固溶处理后晶粒尺寸为75μm，需要经过锻造变形细化晶粒。
表1 本发明实例中所用材料镍基合金成分(wt.％)
实施例1
步骤1：将镍基合金锻坯进行固溶处理，其固溶温度为1040℃，固溶时间为45min，然后水淬，得到的晶粒组织如图1所示；
步骤2：对固溶处理的镍基合金锻坯进行塑性变形，其应变速率为0.01s-1，首先将锻坯加热至变形温度1040℃，待保温至锻坯温度均匀后开始变形，该变形过程包括两个阶段，第一阶段的变形量为20％(真应变0.22)，变形结束时以5℃/s的冷却速率将变形温度降至980℃，待保温至锻坯温度均匀后开始第二阶段变形，锻坯在两个阶段的总变形量为70％(真应变1.2)，实施例1的变形温度与应变的关系如图2所示；
步骤3：变形结束后，立即将锻件进行火冷。
对变形后的镍基合金锻件进行金相观察，结果如图3所示。为证明本发明方法的可行性，对比图3和图1可知，本发明方法可以通过调控变形温度细化了镍基合金锻件的晶粒组织。为进一步证明本发明方法的优越性，进行了对比实验，对比实验所选用的应变速率和总变形量与本发明实施例1相同，区别在于对比实验是在恒定变形温度(1040℃或者980℃)下完成整个变形过程。图4(a)所示为以恒定变形温度1040℃变形至总变形量70％(真应变1.2)获得的晶粒组织；图4(b)所示为以恒定变形温度980℃变形至总变形量70％(真应变1.2)获得的晶粒组织。对比图3和图4可知，实施例1通过调控变形温度得到的晶粒组织与以恒定变形温度1040℃变形至总变形量70％得到的晶粒组织非常接近，几乎发生了完全的动态再结晶，晶粒组织得到明显的细化，而且实施例1中第二阶段的变形温度只有980℃，有效地节约了能耗。此外，以恒定变形温度980℃变形至总变形量70％得到的晶粒组织，动态再结晶程度不充分，出现了明显的混晶现象，未达到预期细化晶粒的效果。因此，对比实验证明了本发明提供的方法具有优越性。
实施例2
步骤1：将镍基合金锻坯固溶处理，其固溶温度为1040℃，固溶时间为45min，然后淬火，得到的晶粒组织如图1所示；
步骤2：对固溶处理的镍基合金锻坯进行塑性变形，其应变速率为0.01s-1，首先将锻坯加热至变形温度1040℃，待保温至锻坯温度均匀后开始变形，该变形过程分为两个阶段，第一阶段的变形量为40％(真应变0.51)，变形结束时以5℃/s的冷却速率将变形温度降至980℃，待保温至锻坯温度均匀后开始第二阶段变形，锻坯在两个阶段的总变形量为70％(真应变1.2)，实施例2的变形温度与应变的关系如图5所示；
步骤3：变形完成后，立即将锻件进行淬火。
对变形后的镍基合金锻件进行金相观察，结果如图6所示。为证明本发明方法的可行性，对比图6和图1可知，本发明方法可以通过调控变形温度细化了镍基合金锻件的晶粒组织。为进一步证明本发明方法的优越性，进行了对比实验，对比实验所选用的应变速率和总变形量与本发明实施例2相同，区别在于对比实验是在恒定变形温度(1040℃或者980℃)下完成整个变形过程。图4(a)所示为以恒定变形温度1040℃变形至总变形量70％(真应变1.2)获得的晶粒组织；图4(b)所示为以恒定变形温度980℃变形至总变形量70％(真应变1.2)获得的晶粒组织。对比图6和图4可知，实施例2通过调控变形温度得到的晶粒组织与以恒定变形温度1040℃变形至总变形量70％得到的晶粒组织非常接近，发生了完全的动态再结晶，且动态再结晶晶粒尺寸更加细小，对锻坯晶粒组织的细化效果更加显著。同时，实施例2中第二阶段的变形温度只有980℃，有效地节约了能耗。此外，以恒定变形温度980℃变形至总变形量70％得到的晶粒组织，动态再结晶程度不完全，出现了明显的混晶现象，未达到预期细化晶粒的效果。因此，对比实验证明了本发明提供的方法具有优越性。
上面结合附图对本发明的实例进行了描述，但本发明不局限于上述具体的实施方式，上述的具体实施方式仅是示例性的，不是局限性的，任何不超过本发明权利要求的发明创造，均在本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法，其特征在于该方法可以通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织，包括如下步骤：
步骤1：将镍基合金锻坯进行固溶处理，其固溶温度为1040℃～1060℃，固溶时间为40min～60min，然后淬火；
步骤2：对固溶处理的镍基合金锻坯进行塑性变形，其应变速率为0.001s-1～0.1s-1，首先将锻坯加热至变形温度1030℃～1050℃，待保温至锻坯温度均匀后开始变形，该变形过程包括两个阶段，第一阶段的变形量为20％～40％，变形结束时将变形温度降至950℃～1010℃，待保温至锻坯温度均匀后开始第二阶段变形，锻坯在两个阶段的总变形量为60％～70％；
步骤3：变形结束后，立即将锻件进行淬火。
CN201710539926.1A 2017-07-05 2017-07-05 一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法 Expired - Fee Related CN107287540B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710539926.1A CN107287540B (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710539926.1A CN107287540B (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107287540A true CN107287540A (zh) 2017-10-24
CN107287540B CN107287540B (zh) 2019-04-02

Family

ID=60100123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710539926.1A Expired - Fee Related CN107287540B (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107287540B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107937850A (zh) * 2017-11-30 2018-04-20 中南大学 一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法
CN109457201A (zh) * 2018-11-14 2019-03-12 中南大学 一种细化镍基合金锻件晶粒并提高组织均匀性的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2285736C1 (ru) * 2005-04-11 2006-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Способ получения изделия из жаропрочного никелевого сплава
CN103556093A (zh) * 2013-10-30 2014-02-05 西安航空动力股份有限公司 一种改善gh4090冷轧带材冷成型性能的方法
CN106048484A (zh) * 2016-07-06 2016-10-26 中南大学 一种采用两段阶梯应变速率工艺细化gh4169合金锻件晶粒组织的方法
CN106756685A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 中南大学 一种细化镍基高温合金锻件晶粒组织的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2285736C1 (ru) * 2005-04-11 2006-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Способ получения изделия из жаропрочного никелевого сплава
CN103556093A (zh) * 2013-10-30 2014-02-05 西安航空动力股份有限公司 一种改善gh4090冷轧带材冷成型性能的方法
CN106048484A (zh) * 2016-07-06 2016-10-26 中南大学 一种采用两段阶梯应变速率工艺细化gh4169合金锻件晶粒组织的方法
CN106756685A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 中南大学 一种细化镍基高温合金锻件晶粒组织的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107937850A (zh) * 2017-11-30 2018-04-20 中南大学 一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法
CN107937850B (zh) * 2017-11-30 2019-06-21 中南大学 一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法
CN109457201A (zh) * 2018-11-14 2019-03-12 中南大学 一种细化镍基合金锻件晶粒并提高组织均匀性的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107287540B (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102091751B (zh) 316ln钢大锻件锻造晶粒控制方法
CN103361567B (zh) 一种压水堆核电站稳压器用钢及其制造方法
CN101994072A (zh) 改善7系高强铝合金强韧性的热处理方法
CN105039865B (zh) 一种高强度高韧性钢板及其制造方法
CN111286686A (zh) 一种tc4钛合金细等轴组织大规格棒材短流程制备方法
CN106435418A (zh) 改善7系铝合金抗晶间与抗应力腐蚀性能的热处理工艺
CN105088118A (zh) 一种镍基高温合金板材的超细晶化方法
CN105170865A (zh) 一种爆破阀gh690合金剪切盖的晶粒控制方法
CN109234656A (zh) 一种提高亚稳β钛合金强度的预变形热处理工艺
CN109182795A (zh) 一种高强高导稀土铜镍硅铬合金的制备方法
CN103074546A (zh) 冰箱冷凝管用冷轧带钢及其制造方法
CN101985727A (zh) 适应于高强铝合金厚板的热处理方法
CN113649503A (zh) 一种航空发动机用高强度β锻钛合金锻件组织控制方法
CN109457201A (zh) 一种细化镍基合金锻件晶粒并提高组织均匀性的方法
CN103350180A (zh) C250马氏体时效钢风扇轴的锻造成形方法
CN107287540A (zh) 一种通过调控变形温度细化镍基合金锻件晶粒组织的方法
CN113546960A (zh) 一种棒材螺纹钢切分轧制无微合金化控轧控冷方法
CN110804717A (zh) 一种细化gh4169合金锻件晶粒组织的方法
CN103556052B (zh) 汽车用高锰钢及其制造方法
CN103484764B (zh) Ti析出强化型超高强热轧薄板及其生产方法
CN111455161A (zh) 奥氏体耐热不锈钢无缝管的组织性能调控方法
CN107937850B (zh) 一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法
CN107974632B (zh) 一种奥氏体热作模具钢及其制备方法
CN115747689B (zh) Ti-1350超高强钛合金大规格棒材高塑性锻造方法
CN106893813A (zh) 基于形变孪晶退化实现twip钢超塑性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190402

Termination date: 20190705

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee