CN107699828B - 处理镍基高温合金热挤压荒管的方法 - Google Patents

处理镍基高温合金热挤压荒管的方法 Download PDF

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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Abstract

公开了处理镍基高温合金热挤压荒管的方法，其包括：a)对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理；以及b)对所述保温处理的荒管进行冷却处理；其中，在所述保温处理中保温温度为1180‑1220℃，保温时间(min)＝要求的晶粒尺寸(μm)×(ln(荒管壁厚(mm))/

Description

处理镍基高温合金热挤压荒管的方法
领域
本申请大体上涉及合金领域。更具体地，本申请涉及合金组织及析出物的控制领域。
背景
镍基高温合金因其优异的性能，在石油化工、航空航天、能源领域均有广泛的应用，对管材的需求量也与日俱增。为满足工业发展的需求，镍基高温合金的生产量也在不断增加。镍基合金由于具有合金化元素含量高、热变形抗力大、可加工温度区间窄、组织难以控制等一系列特点，在热加工方面一直是一难题。
对于镍基合金管材，普遍采用热挤压+冷轧方式进行生产。镍基合金管材经热挤压后，荒管需进行热处理，对其组织及析出物进行调整，为后期冷轧+热处理生产提供高品质荒管。对于含有大量合金元素(尤其是大量固溶强化型元素Mo)的镍基高温合金，在荒管热处理时经常出现混晶、碳化物条带、晶粒异常生长等现象，受遗传效应影响，无法通过后期冷轧+热处理工艺进行消除，致使成品管组织性能不合，损失较大。
概述
一方面，本申请涉及处理镍基高温合金热挤压荒管的方法，其包括：a)对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理；以及b)对所述保温处理的荒管进行冷却处理；其中，在所述保温处理中保温温度为1180-1220℃，
另一方面，本申请涉及由包括以下步骤的方法处理得到的镍基高温合金热挤压荒管，a)对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理；以及b)对所述保温处理的荒管进行冷却处理；其中，在所述保温处理中保温温度为1180-1220℃，
附图简要说明
图1是本申请一实施例中经处理的荒管的组织图。
详述
在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它方法、部件、材料等的情况下仍实现实施方案。
除非本申请中另有要求，在整个说明书和所附的权利要求书中，词语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。
在整个说明书中提到的“一实施方案”、“实施方案”、“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。
定义
在本文中，术语“真空感应熔炼(Vacuum Induction Melting，简称VIM)”系指在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法。
在本文中，术语“电渣重熔(Electroslag Remelting，简称ESR)”系指利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。
在本文中，术语“镍基高温合金”系指Ni质量分数大于45％，并且Fe质量分数小于5％的合金。
在本文中，术语“高Mo镍基高温合金”系指Mo质量分数含量大于7％的镍基高温合金。
在本文中，术语“高W镍基高温合金”系指W质量分数含量大于4％的镍基高温合金。
在本文中，术语“Mo+W的镍基高温合金”系指Mo+W质量分数含量大于10％的镍基高温合金。
在本文中，术语“荒管”系指采用热挤压手段获得的初始管材。
在本文中，术语“要求的晶粒尺寸”系指希望获得的、荒管热处理后晶粒尺寸。
在本文中，术语“挤压比”系指挤压筒腔的横断面面积同挤压制品总横断面面积之比。
具体实施方案
一方面，本申请涉及处理镍基高温合金热挤压荒管的方法，其包括：a)对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理；以及
b)对所述保温处理的荒管进行冷却处理；
其中，在所述保温处理中保温温度为1180-1220℃，
在某些实施方案中，要求的晶粒尺寸约大于50μm。
在某些实施方案中，要求的晶粒尺寸约大于90μm。
在某些实施方案中，要求的晶粒尺寸约大于100μm。
在某些实施方案中，要求的晶粒尺寸约大于110μm。
在某些实施方案中，在炉中对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理。
能够用于本申请的对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理的炉的示例性实例包括但不限于室式炉和箱式炉。
在某些实施方案中，镍基高温合金热挤压荒管的挤压比约大于3。
在某些实施方案中，镍基高温合金热挤压荒管的挤压比约大于4。
在某些实施方案中，镍基高温合金热挤压荒管的挤压比约大于5。
在某些实施方案中，镍基高温合金热挤压荒管的挤压温度约为1180-1220℃。
在某些实施方案中，以挤压比约大于3，挤压温度约为1180-1200℃，对镍基高温合金进行热挤压，能够保证合金组织发生完全动态再结晶。
在某些实施方案中，采用到温装炉进行保温处理。
在某些实施方案中，保温处理中保温温度约为1200℃。
在某些实施方案中，在保温处理中保温温度约为1180-1220℃，能够使组织与析出物得到有效控制。
在某些实施方案中，在镍基高温合金热挤压荒管装炉后，待炉温恢复至保温温度后开始对保温时间计时。
在某些实施方案中，对保温处理的荒管进行冷却处理所需的转移时间小于约60秒，以免析出物析出。
在某些实施方案中，对保温处理的荒管进行冷却处理所需的转移时间小于60秒，但大于约30秒。
在某些实施方案中，使用本申请的处理方法能够消除荒管热处理后组织混晶。
在某些实施方案中，使用本申请的处理方法能够消除荒管热处理后碳化物条带。
在某些实施方案中，使用本申请的处理方法能够消除荒管热处理后组织混晶、碳化物条带。
能够用于本申请的镍基高温合金的示例性实例包括但不限于高Mo镍基高温合金、高W镍基高温合金和Mo+W的镍基高温合金。
另一方面，本申请涉及由包括以下步骤的方法处理得到的镍基高温合金热挤压荒管，
a)对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理；以及
b)对所述保温处理的荒管进行冷却处理；
其中，在所述保温处理中保温温度为1180-1220℃，
在某些实施方案中，经处理的镍基高温合金热挤压荒管的组织均匀。
在某些实施方案中，经处理的镍基高温合金热挤压荒管无析出物析出。
在某些实施方案中，经处理的镍基高温合金热挤压荒管中晶粒尺寸约大于90μm。
在某些实施方案中，经处理的镍基高温合金热挤压荒管中晶粒尺寸约大于100μm。
在某些实施方案中，经处理的镍基高温合金热挤压荒管中晶粒尺寸约大于110μm。
下文中，本申请将通过如下实施例进行详细解释以便更好地理解本申请的各个方面及其优点。然而，应当理解，以下的实施例是非限制性的而且仅用于说明本申请的某些实施方案。
实施例
实施例1
采用VIM+ESR工艺获得镍基合金铸锭，其主要成分质量百分配比为：22％Cr、12％Co、9％Mo、1.2％Al、0.44％Ti、余量为Ni及其他不可避免的杂质。
铸锭经径锻开坯后，热挤压得到荒管，荒管尺寸为挤压比为4.2，挤压温度1180℃。
采用室式炉对荒管进行退火，待炉温达到1200℃后，装入荒管。炉温恢复至1200℃时，开始计时，预期晶粒尺寸90μm。
取45min。
热处理到时后，迅速出炉水冷，转移时间45s。
如图1所示，所得荒管实际平均晶粒尺寸约为96μm，组织均匀，无析出物。
实施例2
采用VIM+ESR工艺获得镍基合金铸锭，其主要成分质量百分配比为：22％Cr、12％Co、9％Mo、1.2％Al、0.44％Ti、余量为Ni及其他不可避免的杂质。
铸锭经径锻开坯后，热挤压得到荒管，荒管尺寸为挤压比为5.4，挤压温度1200℃。
采用室式炉对荒管进行退火，待炉温达到1200℃后，装入荒管。炉温恢复至1200℃时，开始计时，预期晶粒尺寸100μm。
取40min。
热处理到时后，迅速出炉水冷，转移时间50s。
与图1类似，所得荒管实际平均晶粒尺寸约为105μm，组织均匀，无析出物。
实施例3
采用VIM+ESR工艺获得镍基合金铸锭，其主要成分质量百分配比为：22％Cr、9％Mo、3.5％Nb、余量为Ni及其他不可避免的杂质。
铸锭经径锻开坯后，热挤压得到荒管，荒管尺寸为挤压比为3.8，挤压温度1200℃。
采用室式炉对荒管进行退火，待炉温达到1200℃后，装入荒管。炉温恢复至1200℃时，开始计时，预期晶粒尺寸110μm。
取60min。
热处理到时后，迅速出炉水冷，转移时间50s。
与图1类似，所得荒管实际平均晶粒尺寸约为117μm，组织均匀，无析出物。
从前述中可以理解，尽管为了示例性说明的目的描述了本发明的具体实施方案，但是在不偏离本发明的精神和范围的条件下，本领域所述技术人员可以作出各种变形或改进。这些变形或修改都应落入本申请所附权利要求的范围。

Claims (11)

1.处理镍基高温合金热挤压荒管的方法，其包括：
a)对镍基高温合金热挤压荒管进行保温处理；以及
b)对所述保温处理的荒管进行冷却处理；
其中，在所述保温处理中保温温度为1180-1220℃，
2.如权利要求1所述的方法，其中要求的晶粒尺寸大于50μm。
3.如权利要求1所述的方法，其中在室式炉或箱式炉中进行所述保温处理。
4.如权利要求3所述的方法，其中在所述保温处理中保温温度为1200℃。
5.如权利要求3所述的方法，其中采用到温装炉进行所述保温处理。
6.如权利要求3所述的方法，其中在所述镍基高温合金热挤压荒管装炉后，待炉温恢复至保温温度后开始对保温时间计时。
7.如权利要求1利要求所述的方法，其中对所述保温处理的荒管进行冷却处理所需的转移时间小于60秒。
8.如权利要求1所述的方法，其中通过水冷对所述保温处理的荒管进行冷却处理。
9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的方法，其中所述镍基高温合金热挤压荒管的挤压比大于3。
10.如权利要求1至8中任一权利要求所述的方法，其中所述镍基高温合金热挤压荒管的挤压温度为1180-1220℃。
11.如权利要求1至8中任一权利要求所述的方法，其中所述镍基高温合金选自高Mo镍基高温合金、高W镍基高温合金或Mo+W的镍基高温合金。
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