CN108165831A - 一种高温合金挤压垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温合金挤压垫及其制备方法，挤压垫为圆形，挤压垫的中间设置有圆形挤压内孔，挤压垫为Ni‑Cr‑Fe基沉淀硬化型变形高温合金，其中各组分元素按重量百分数计为：Cr 17~21%、Ni 50~55%、Mo 2.8~3.3%、Nb 4.75~5.50%、Al 0.20~0.80%、Ti 0.65~1.15%、杂质元素≤0.1%，其余为Fe。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的GH4169高温合金挤压垫作为高镍含量白铜合金管材的挤压模具，具有高强度，耐高温性能，提高了模具的使用寿命，并减少产品的废品率，从而降低了生产成本。

Description

一种高温合金挤压垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温合金挤压垫及其制备方法，属于金属加工技术领域。
背景技术
铜合金在热挤压穿孔时，铜合金锭加热温度900～1050℃，挤压垫作为关键模具，挤压过程中直接与铜合金锭接触，推动铜合金锭向前移动，承受高温和高压。挤压垫材料的选择对产品合格率，以及模具成本的控制非常关键。目前使用的H13耐热钢挤压垫，在挤压高镍含量白铜合金管时，很容易发生变形，如挤压垫内孔尺寸缩小导致穿孔针无法穿入，端面变圆角导致脱模困难以及铜合金管材表面缺陷等，使得挤压垫只能过早报废，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有挤压垫材料在使用过程中容易发生变形影响生产的问题，提供了一种高温合金挤压垫及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种高温合金挤压垫，所述挤压垫为圆形，所述挤压垫的中间设置有圆形挤压内孔，所述挤压垫为Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型变形高温合金，其中各组分元素按重量百分数计为：Cr 17～21％、Ni 50～55％、Mo 2.8～3.3％、Nb 4.75～5.50％、Al 0.20～0.80％、Ti 0.65～1.15％、杂质元素≤0.1％，其余为Fe。
进一步的，所述挤压垫的外径为110～200mm，挤压垫的挤压内孔的直径为40～80mm，所述挤压垫的厚度为50～100mm。
进一步的，所述杂质包括O、N、S和P，其中各组分按重量百分数计为O≤0.0015％，N≤0.005％，S≤0.002％，P≤0.002％。
进一步的，所述高温合金挤压垫为GH4169高温合金。
的高温合金挤压垫的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：将各元素按重量百分数计为：Cr 17～21％、Ni 50～55％、Mo 2.8～3.3％、Nb 4.75～5.50％、Al 0.20～0.80％、Ti 0.65～1.15％，其余为铁，混合至真空感应炉中进行熔炼得到电渣锭，熔炼温度为1450～1520℃；
(2)二次熔炼：采用电渣炉对电渣锭进行二次熔炼，二次熔炼能够提高合金纯度，并使元素均匀化；
(3)锻造：将电渣锭扩散退火热处理并锻造，缓慢加热电渣锭至1150～1200℃，保温15～20h，然后降至1100～1150℃，出炉进行锻造成圆饼；
(4)固溶热处理：将锻造高温合金圆饼经固溶热处理，加热温度为950～980℃，保温2～4h，然后空气冷却；
(5)粗车机加工：将固溶热处理之后的坯料进行粗车加工，获得挤压垫粗坯，并为后续磨削加工预留加工余量为0.5mm；
(6)时效热处理：对挤压垫粗坯进行时效处理，加热715～725℃，保温7～8h，随炉冷；加热615～625℃，保温7～8h后空气冷却；
(7)精磨加工：时效之后的挤压垫粗坯，经过磨床磨削获得高精度挤压垫。
进一步的，所述步骤(2)中的二次熔炼时加入渣系，各组分按重量比为CaF2：Al2O3：CaO＝16：3：1。
本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的GH4169高温合金挤压垫作为高镍含量白铜合金管材的挤压模具，具有高强度，耐高温性能，提高了模具的使用寿命，并减少产品的废品率，从而降低了生产成本。
具体实施方式
实施例一：
一种高温合金挤压垫，外径Φ183.5mm，内径Φ64.7mmmm，厚度80mm，挤压垫的制备包括如下步骤：
(1)真空感应熔炼并浇注GH4169合金电极锭，电极锭外径Φ80mm。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，Ni 52.24％，Fe 18.3％，Cr 19.58％，Mo 3.08％，Nb 5.08％，Al0.7％，Ti 1.0％，O 0.0009％，N 0.0038％，S 0.0011％，P 0.0019％，熔炼温度为1450℃；
(2)氩气保护气氛，电渣重熔成电渣锭Φ160mm，渣量5Kg，渣系按重量比为16：3：1；
(3)将电渣锭扩散退火热处理并锻造，缓慢加热至1180℃，保温18h，缓慢加热电渣锭至1150℃，保温15h，然后降至1100℃，并热锻造成直径Φ220mm厚度100mm的GH4169高温合金圆饼；
(4)高温合金圆饼，经固溶热处理，加热温度950℃，保温4hour，空气冷却然后车加工成挤压垫粗坯，外径Φ184.5mm，内径Φ63.7mmmm，厚度81mm；
(5)粗车机加工：将固溶热处理之后的坯料进行粗车加工，获得挤压垫粗坯，并为后续磨削加工预留加工余量为0.5mm
(6)GH4169高温合金挤压垫粗坯，经过时效处理：加热715℃，保温8hour，随炉冷；加热625℃，保温8hour，空冷。然后磨削获得高精度挤压垫，外径Φ183.5mm，内径Φ64.7mmmm，厚度80mm。
实施例二：
一种高温合金挤压垫，外径Φ183.5mm，内径Φ62.5mmmm，厚度80mm，挤压垫的制备包括如下步骤：
(1)真空感应熔炼并浇注GH4169合金电极锭，电极锭外径Φ80mm。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，Ni 52.24％，Fe 18.3％，Cr 19.58％，Mo 3.08％，Nb 5.08％，Al0.7％，Ti 1.0％，O 0.0009％，N 0.0038％，S 0.0011％，P 0.0019％，熔炼温度为1500℃；
(2)氩气保护气氛，电渣重熔成电渣锭Φ160mm。渣量5Kg，渣系CaF2：Al2O3：CaO＝80％：15％：5％；
(3)电渣锭扩散退火，缓慢加热至1180℃，保温18h，然后降至锻造温度1120℃，并热锻造成直径Φ220mm厚度100mm的GH4169高温合金圆饼；
(4)GH4169高温合金圆饼，经固溶热处理，加热温度960℃，保温3hour，然后气冷然后车加工成挤压垫粗坯，外径Φ184.5mm，内径Φ61.5mmmm，厚度81mm；
(5)粗车机加工：将固溶热处理之后的坯料进行粗车加工，获得挤压垫粗坯，并为后续磨削加工预留加工余量为0.5mm；
(6)GH4169高温合金挤压垫粗坯，经过时效处理：加热720℃±5℃，保温8hour，随炉冷；加热620℃±5℃，保温8hour，空冷。然后磨削获得高精度挤压垫，外径Φ183.5mm，内径Φ62.5mmmm，厚度80mm。
实施例三：
一种高温合金挤压垫，外径Φ185mm，内径Φ64.7mmmm，厚度80mm，挤压垫的制备包括如下步骤：
(1)真空感应熔炼并浇注GH4169合金电极锭，电极锭外径Φ80mm。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，Ni 52.24％，Fe 18.3％，Cr 19.58％，Mo 3.08％，Nb 5.08％，Al0.7％，Ti 1.0％，O 0.0009％，N 0.0038％，S 0.0011％，P 0.0019％，熔炼温度为1520℃；
(2)氩气保护气氛，电渣重熔成电渣锭Φ160mm。渣量5Kg，渣系CaF2：Al2O3：CaO＝16：3：1；
(3)电渣锭扩散退火，缓慢加热至1200℃，保温20h，然后降至锻造温度1150℃，并热锻造成直径Φ220mm厚度100mm的GH4169高温合金圆；
(4)GH4169高温合金圆饼，经固溶热处理，加热温度980℃，保温2hour，然后气冷然后车加工成挤压垫粗坯，外径Φ186mm，内径Φ63.7mmmm，厚度81mm；
(5)粗车机加工：将固溶热处理之后的坯料进行粗车加工，获得挤压垫粗坯，并为后续磨削加工预留加工余量为0.8mm；
(6)GH4169高温合金挤压垫粗坯，经过时效处理：加热725℃，保温8hour，随炉冷；加热615℃，保温7hour，空气冷却，然后磨削获得高精度挤压垫，外径Φ185mm，内径Φ64.7mmmm，厚度80mm。
取本发明实施例二制备得到的高温合金挤压垫与H13耐热钢挤压垫的使用过程中的硬度变化情况进行比较，结果如表1所示：
表1
硬度对比 使用前硬度(HRC) 挤压8吨铜合金后硬度(HRC)
实施例二高温合金挤压垫 51.7 36.8
H13耐热钢挤压垫 52.4 22.4
从表1中可以看出，相对于H13耐热钢挤压垫，本发明实施例二中的高温合金挤压垫在使用过程中，材料的硬度变化较小，可以维持高强度，从而降低内孔缩小，端面圆角变形的趋势，提高模具的使用寿命，提高产品的合格率，降低生产成本。

Claims (6)

1.一种高温合金挤压垫，其特征在于：所述挤压垫为圆形，所述挤压垫的中间设置有圆形挤压内孔，所述挤压垫为Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型变形高温合金，其中各组分元素按重量百分数计为：Cr 17~21%、Ni 50~55%、Mo 2.8~3.3%、Nb 4.75~5.50%、 Al 0.20~0.80%、Ti0.65~1.15%、杂质元素≤0.1%，其余为Fe。
2.如权利要求1所述的高温合金挤压垫，其特征在于：所述挤压垫的外径为110~200mm，挤压垫的挤压内孔的直径为40~80mm，所述挤压垫的厚度为50~100mm。
3.如权利要求1所述的高温合金挤压垫，其特征在于：所述杂质包括O、N、S和P，其中各组分按重量百分数计为O≤0.0015%，N≤0.005%，S≤0.002%，P≤0.002%。
4.如权利要求1所述的高温合金挤压垫，其特征在于：所述高温合金挤压垫为GH4169高温合金。
5.权利要1所述的高温合金挤压垫的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）熔炼：将各元素按重量百分数计为：Cr 17~21%、Ni 50~55%、Mo 2.8~3.3% 、Nb 4.75~5.50%、 Al 0.20~0.80%、Ti 0.65~1.15%，其余为铁，混合至真空感应炉中进行熔炼得到电渣锭，熔炼温度为1450~1520℃；
（2）二次熔炼：采用电渣炉对电渣锭进行二次熔炼，氩气作为保护气氛，二次熔炼能够提高合金纯度，并使元素均匀化；
（3）锻造：将电渣锭扩散退火热处理并锻造，缓慢加热电渣锭至1150~1200℃，保温15~20h，然后降至1100~1150℃，出炉进行锻造成圆饼；
（4）固溶热处理：将锻造高温合金圆饼经固溶热处理，加热温度为950~980℃，保温2~4h，然后空气冷却；
（5）粗车机加工：将固溶热处理之后的坯料进行粗车加工，获得挤压垫粗坯，并为后续磨削加工预留加工余量为0.5-0.8mm；
（6）时效热处理：对挤压垫粗坯进行时效处理，加热715~725℃，保温7~8h，随炉冷；加热615~625℃，保温7~8h后空气冷却；
（7）精磨加工：时效之后的挤压垫粗坯，经过磨床磨削获得高精度挤压垫。
6. 如权利要求1所述的高温合金挤压垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的二次熔炼时加入渣系，各组分按重量比为CaF2：Al2O3：CaO = 16：3： 1。
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