CN107529461A - 去除gh901高温合金盘形锻件粗晶的改锻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除GH901高温合金盘形锻件粗晶的改锻方法，为获得晶粒细小的该合金改锻件，该合金盘形锻件经机械加工和锻造整形成环形件后，分七火加热改锻变形成形，环形件的纵截面变形量：第一火为15％～20％，第二火至第四火均为10％～15％，第五、六火为30％～35％，第七火为40％～45％。环形件在炉内的最终加热温度为1090℃±10℃，保温时按锻件厚度的0.25min/mm～0.35min/mm计算，其锻造时的终锻温度为950℃±10℃。该方法主要用于晶粒粗大的GH901合金盘形锻件的改锻，并为锻造出晶粒细小的该合金锻件提供了合适的热加工工艺参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种锻造方法，特别是涉及了一种去除GH901高温合金盘形锻件粗晶的改锻方法。
背景技术
牌号为GH901的高温合金是以Fe－43Ni－12Cr为基体，加入钛、铝及钼等强化元素的奥氏体型时效硬化合金。采用该合金生产的航空发动机盘形锻件如高压压气机盘锻件，由于其组织、性能对热加工参数比较敏感，以及锻件对金属流线的特殊要求，锻造方法和工艺参数选择不当，容易使锻件产生粗晶，从而造成组织不均匀和性能不合格而使锻件报废。废品锻件一般只能作为废料处理，这样不仅会浪费贵重的该合金材料，不利于稀有金属资源的再生利用，而且对制造者来说也会造成较大的经济损失。
“GH901合金涡轮轴锻造工艺改进”(谭海波等，《锻压技术》，第32卷第6期，第40～42页，2007年12月)一文公开了一种GH901合金涡轮轴的锻造工艺，该工艺为了获得晶粒均匀的锻件，采用了“改锻→拔长→镦头”的方法对阶梯轴类锻件进行锻造，该方法未公开具体的工艺步骤，并且只适用于轴类锻件，而且对于轴类锻件产生粗晶后如何再通过改锻去除粗晶进行挽救也未提及。
有鉴于此，本发明提供了一种去除GH901高温合金盘形件粗晶的改锻方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用大变形量和合适的温度来去除GH901高温合金盘形锻件粗晶的改锻方法，采用该方法能够获得晶粒均匀细小的改锻件，挽救废品损失。
为解决上述技术问题，本发明所述一种去除GH901高温合金盘形锻件粗晶 的改锻方法，其技术方案包括以下步骤：
把盘形锻件机械加工成盘形坯料并把该坯料表面过渡连接的部位尖角倒圆；
把所述盘形坯料装炉升温至950℃±10℃，按锻件厚度0.35min/mm～0.45min/mm保温，再随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.35min/mm～0.45min/mm保温，取出盘形坯料进行镦平、修圆、整形后得到一次环形坯；
把所述一次环形坯趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出一次环形坯进行锻造使其纵截面变形15％～20％后再修圆、整形得到二次环形坯；
把所述二次环形坯趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出二次环形坯进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形得到三次环形坯；
把所述三次环形坯趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出三次环形坯进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形得到四次环形坯；
把所述四次环形坯趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出四次环形坯进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形得到五次环形坯；
把所述五次环形坯趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出五次环形坯进行锻造使其纵截面变形30％～35％后再修圆、整形得到六次环形坯；
把所述六次环形坯趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出六次环形坯进行锻造使其纵截面变形30％～35％后再修圆、整形得到七次环形坯；
把所述七次环形坯趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出七次环形坯进行锻造使其纵截面变形40％～45％后再修圆、整形得到环坯料；
锻造时，上述各锻造步骤的终锻温度均为950℃±10℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过选择合适的热加工工艺参数，采用多火次的锻造成形方式，前几火变形量控制在10％以上，后几火变形量控制30％以上，发现了GH901合金在合适的加热温度和大变形量的条件下容易使其内部的粗大晶粒破碎，从而获得晶粒均匀和细小的组织，在挽救了废品损失的同时，也为后续锻造GH901合金锻件提供了合适的热加工工艺参数。采用本发明提供的方法把GH901合金锻件从晶粒粗大的盘形锻件能够改锻为晶粒细小的环坯料，对环坯料进行超声波探伤后得到了合格的结论，并且还消除了锻件的缺口敏感性问题。改锻后环坯料可以按常规模锻再锻造成盘形件，或经机械加工成一定尺寸的环形件使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是采用GH901合金锻造成形的盘形锻件沿其中心线的纵剖面图。
图2是图1所示的盘形锻件沿其纵截面中心部位取样的金相低倍组织图。
图3是把图1所示的盘形锻件机械加工成盘形坯料沿其中心线的纵剖面图。
图4是锻造过程中的一次环形坯沿其中心线的纵剖面图。
图5是锻造过程中的二次环形坯沿其中心线的纵剖面图。
图6是锻造过程中的三次环形坯沿其中心线的纵剖面图。
图7是锻造过程中的四次环形坯沿其中心线的纵剖面图。
图8是锻造过程中的五次环形坯沿其中心线的纵剖面图。
图9是锻造过程中的六次环形坯沿其中心线的纵剖面图。
图10是锻造过程中的七次环形坯沿其中心线的纵剖面图。
图11是改锻成形的环坯料沿其中心线的纵剖面图。
图12是图11所示的环坯料沿其纵截面中心部位取样的金相低倍组织图。
具体实施方式
下面以牌号为GH901的变形高温合金为例来详细说明该方法的具体实施方式：
GH901合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含C量0.02％～0.06％、含Cr量11.0％～14.0％、含Ni量40.0％～45.0％、含Mo量5.00％～6.50％、含Ti量2.80％～3.10％、含B量0.010％～0.020％、含Al量≤0.30％、含Mn量≤0.5％、含Si量≤0.4％，此外还含有其他微量元素、余量为Fe。
图1示出了采用上述GH901合金锻造成形的盘形锻件1的结构，盘形锻件1为典型的航空发动机高压压气机盘锻件，在锻造过程中盘形锻件1沿其中心线的纵截面(即图示截面)的变形量为5％～10％，由于变形不足致使盘形锻件1在锻后晶粒较粗大。图2示出了图1所示盘形锻件1纵截面中心部位的金相低倍组织，从图中可以看出其晶粒较粗大；对盘形锻件1进行超声波探伤，杂波水平为Φ1.20＿+8dB平底孔，不合格；经力学性能检测，盘形锻件1出现了缺口敏感性的问题。盘形锻件1由于是成批生产，为挽救废品损失，节省贵重的高温合金材料，对盘形锻件1进行了改锻处理。
该合金锻件从晶粒粗大的盘形锻件1改锻为晶粒细小的环坯料10的工艺步骤如下：
步骤1：盘形锻件1机械加工。把图1所示的盘形锻件1经机械加工使其表面能够自然圆滑过渡后得到图3所示的盘形坯料2，盘形坯料2表面过渡连接的部位尖角倒圆。
步骤2：盘形坯料2整形成一次环形坯3。把图3所示的盘形坯料2装进电炉加热，先升温至950℃±10℃后保温，保温时间按盘形坯料2厚度0.35min/mm～0.45min/mm计算，再随炉升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按盘形坯料2厚度0.35min/mm～0.45min/mm计算，加热完成后从电炉中取出盘形坯料2放在锻压机上进行镦平、修圆、整形后得到图4所示的一次环形坯3，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
步骤3：第一火变形。把图4所示的一次环形坯3趁热装进电炉加热，随炉 升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按一次环形坯3厚度0.25min/mm～0.35min/mm计算，加热完成后从电炉中取出一次环形坯3放在锻压机上进行锻造使其纵截面变形15％～20％后再修圆、整形后得到图5所示的二次环形坯4，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
步骤4：第二火变形。把图5所示的二次环形坯4趁热装进电炉加热，随炉升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按二次环形坯4厚度0.25min/mm～0.35min/mm计算，加热完成后从电炉中取出二次环形坯4放在锻压机上进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形后得到图6所示的三次环形坯5，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
步骤5：第三火变形。把图6所示的三次环形坯5趁热装进电炉加热，随炉升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按三次环形坯5厚度0.25min/mm～0.35min/mm计算，加热完成后从电炉中取出三次环形坯5放在锻压机上进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形后得到图7所示的四次环形坯6，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
步骤6：第四火变形。把图7所示的四次环形坯6趁热装进电炉加热，随炉升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按四次环形坯6厚度0.25min/mm～0.35min/mm计算，加热完成后从电炉中取出四次环形坯6放在锻压机上进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形后得到图8所示的五次环形坯7，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
步骤6：第五火变形。把图8所示的五次环形坯7趁热装进电炉加热，随炉升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按五次环形坯7厚度0.25min/mm～0.35min/mm计算，加热完成后从电炉中取出五次环形坯7放在锻压机上进行锻造使其纵截面变形30％～35％后再修圆、整形后得到图9所示的六次环形坯8，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
步骤7：第六火变形。把图9所示的六次环形坯8趁热装进电炉加热，随炉升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按六次环形坯8厚度0.25min/mm～0.35min/mm计算，加热完成后从电炉中取出六次环形坯8放在锻压机上进行锻 造使其纵截面变形30％～35％后再修圆、整形后得到图10所示的七次环形坯9，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
步骤8：第七火变形。把图10所示的七次环形坯9趁热装进电炉加热，随炉升温至1090℃±10℃后保温，保温时间按七次环形坯9厚度0.25min/mm～0.35min/mm计算，加热完成后从电炉中取出七次环形坯9放在锻压机上进行锻造使其纵截面变形40％～45％后再修圆、整形后得到图11所示的环坯料10，锻造时的终锻温度为950℃±10℃。
按照GBn187.2-82《高温合金横向低倍组织酸浸试验法》检测，环坯料10的金相低倍组织如图12所示，其低倍试样取自图11中环坯料10的纵截面中心部位，从图12可以看出其晶粒较细小，满足了使用要求；对环坯料10进行超声波探伤，杂波水平为Φ1.2－12＿－8dB平底孔，合格；而且经检测其力学性能，环坯料10消除了缺口敏感性的问题。合格的环坯料10可以按常规模锻再锻造成盘形件，或经机械加工成一定尺寸的环形件使用。
Claims (1)
1.一种去除GH901高温合金盘形锻件粗晶的改锻方法，其特征在于，包括以下步骤：
把盘形锻件(1)机械加工成盘形坯料(2)并把该坯料表面过渡连接的部位尖角倒圆；
把所述盘形坯料(2)装炉升温至950℃±10℃，按锻件厚度0.35min/mm～0.45min/mm保温，再随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.35min/mm～0.45min/mm保温，取出盘形坯料(2)进行镦平、修圆、整形后得到一次环形坯(3)；
把所述一次环形坯(3)趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出一次环形坯(3)进行锻造使其纵截面变形15％～20％后再修圆、整形得到二次环形坯(4)；
把所述二次环形坯(4)趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出二次环形坯(4)进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形得到三次环形坯(5)；
把所述三次环形坯(5)趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出三次环形坯(5)进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形得到四次环形坯(6)；
把所述四次环形坯(6)趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出四次环形坯(6)进行锻造使其纵截面变形10％～15％后再修圆、整形得到五次环形坯(7)；
把所述五次环形坯(7)趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出五次环形坯(7)进行锻造使其纵截面变形30％～35％后再修圆、整形得到六次环形坯(8)；
把所述六次环形坯(8)趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，按锻件厚度0.25min/mm～0.35min/mm保温，取出六次环形坯(8)进行锻造使其纵截面变形30％～35％后再修圆、整形得到七次环形坯(9)；
把所述七次环形坯(9)趁热装炉随炉升温至1090℃±10℃，保温，取出七次环形坯(9)进行锻造使其纵截面变形40％～45％后再修圆、整形得到环坯料(10)；
锻造时，上述各锻造步骤的终锻温度均为950℃±10℃。
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