CN108517478A - 一种718合金小口径精密管的制造工艺 - Google Patents

一种718合金小口径精密管的制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）、中间品冷加工，采用精轧与冷拔结合对中间品进行冷加工，中间品精轧相对变形量为35‑45%，中间品冷拔相对变形量为20‑30%，精轧机轧制速度30‑70次/分钟、轧制送进量1.0～2.0mm/次；（2）、中间热处理，采用氢保护光亮退火，中间退火温度范围1020‑1060℃，保温时间不低于5分钟，保温结束后快速冷却；（3）、成品热处理，采用固溶处理或固溶处理加时效处理，固溶处理采用光亮热处理进行，时效处理采用真空热处理进行。该工艺通过合理控制变形工艺保证冷加工效果，优化中间热处理和成品热处理以控制合理的组织和性能。

Description

一种718合金小口径精密管的制造工艺
技术领域
本发明涉及合金制造技术领域，尤其涉及一种718合金小口径精密管的制造工艺。
背景技术
Inconel718合金（以下简称718合金）是一种含铌、钼的沉淀硬化型镍基高温合金，国内牌号为GH4169，美国标准牌号为UNS N07718。该合金在高温状态时具有较高强度、良好的韧性以及在高低温环境中均具有很好的耐腐蚀性等优良特性，被广泛应用于航空航天、石油开采等重要领域。特别是现代航空发动机的很多零部件，例如涡轮盘、叶片、机匣、轴、定子、封严、支撑件、管路、紧固件等，都采用718合金制成。
由于718合金具有较高的强度，通常退火态管材室温屈服强度超过400MPa、抗拉强度超过700MPa，冷轧态管材屈服强度超过900MPa、抗拉强度超过1000MPa，因此718合金管材冷加工变形量通常较小，相对变形量难以超过65%，延伸系数一般难以超过3.0。此外，由于718合金高温强度相对较高，采用传统的热穿孔工艺很难得到表面质量理想的管材坯料，必须采用热挤压供坯。而目前718合金热挤压合适的供坯规格通常较大，一般外径均超过100mm，壁厚超过10mm，对于后续冷加工制造小口径、薄壁厚的无缝管增加了较大难度，特别是对于外径8mm以下、壁厚不超过1mm的超小口径无缝管来说，冷加工难度更大。
经查询文献资料和国内外专利，目前尚无与718合金小口径无缝管制造工艺相关的文献报道和专利。
发明内容
本发明提供了一种718合金小口径精密管的制造工艺，通过合理控制变形工艺保证冷加工效果，优化中间热处理和成品热处理以控制合理的组织和性能。
为了达到所述目的，本发明采用如下技术方案：
一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、中间品冷加工，采用精轧与冷拔结合对中间品进行冷加工，中间品精轧相对变形量为35-45%，中间品冷拔相对变形量为20-30%，精轧机轧制速度30-70次/分钟、轧制送进量1.0～2.0mm/次；
（2）、中间热处理，采用氢保护光亮退火，中间退火温度范围1020-1060℃，保温时间不低于5分钟，保温结束后快速冷却；
（3）、成品热处理，采用固溶处理或固溶处理加时效处理，固溶处理采用光亮热处理进行，时效处理采用真空热处理进行。
作为一种优选，所述步骤（3）后包括成品无损检测步骤，包括超声波探伤、水压试验和涡流探伤。
作为一种优选，外径小于6mm的718合金小口径精密管，对最终冷拔前一个道次的中间品进行超声波探伤。
作为一种优选，水压试验中，试验压力不低于设计工况压力的1.5倍，保压时间不低于5秒。
作为一种优选，所述步骤（2）后包括成品冷拔步骤，冷拔工模具定径段尺寸公差应小于成品外径公差。
作为一种优选，还包括脱脂清洗步骤，冷轧和冷拔后的中间管和成品管均采用超声波脱脂清洗。
作为一种优选，所述步骤（3）中，如需时效态交货，则固溶处理后时效温度范围在720～760℃之间，保温时间不少于3小时。
综上，与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）、对中间品精轧和冷拔结合冷加工，通过参数的选取，兼顾了加工效率以及尺寸精度和表面质量，避免了718合金小口径无缝管冷轧内表面出现折叠、开裂；（2）、中间热处理中，退火处理使得中间品的强度和塑性位于合理范围内，利于后续冷加工进行。
附图说明
图1为晶粒度示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
采用规格为Φ12.7x1.3mm中间管，其化学成分应符合表1要求。来料管材表面应光洁，内外表面不得有可见的氧化皮、油污、金属鳞片及其他异物，内外表面不得有裂纹、折叠、凹坑、划伤、异物、锈斑等影响后续冷轧表面质量的缺陷存在。
表1 718合金精密管化学成分要求（wt%）
对于目标产品规格为Φ4*1.0mm小口径精密管，外径公差±0.04mm、壁厚公差（-0.1～+0），本专利技术实施方案之一的具体冷变形工艺要求如表2所示。
表2 冷变形工艺方案之一
中间品精轧相对变形量控制在40%左右，中间品冷拔相对变形量控制在22%左右。由于成品冷拔前的最终冷轧的壁厚对成品冷拔的壁厚有决定性影响，因此必须对该道冷轧工艺进行严格控制。考虑到最终冷拔壁厚会略有增加，控制第三道次精轧壁厚（0.92～0.95）mm范围内。冷拔模具定径段内径为4.0mm，冷拔成品外径范围4.0-4.03mm、壁厚范围0.94-0.98mm。最终成品冷拔过程中外表面润滑充分、不间断，拔制过程中无跳管、拔毛、拉伤等影响表面质量和尺寸的现象发生，拔制顺利。
718合金高温抗氧化性能非常好，高温黑退火条件下氧化皮非常致密，且抗酸腐蚀性能很好，如小口径中间品采用黑退火进行热处理，则退火后管材内表面氧化皮非常难以去除，容易管材轧制过程中内表面形成缺陷，导致管材报废。小口径中间管的中间热处理采用氢保护连续光亮退火炉进行。各道次中间退火工艺和成品固溶处理工艺具体如表3所示。
表3 中间退火工艺
如要求成品固溶态交货，成品固溶处理后未进行时效处理。如需时效态交货，则固溶处理后时效温度范围在720～760℃之间，保温时间不少于3小时。中间品退火处理后采用YGJ20C型或其他适用型号矫直机进行矫直处理，成品固溶处理后采用KRS-10或其他适用型号矫直机进行矫直处理，确保成品直线度不超过1.5mm/m。
对718合金小口径精密管按表4要求逐支执行无损检测。
表4 718合金小口径精密管无损检测
对718合金小口径精密管成品逐支进行表面质量检查和尺寸检测。外径小于6mm的718合金小口径精密管，必须对最终冷拔前一个道次的中间品进行超声波探伤，探伤标准通常按GB/T 5777-2008标准进行，验收等级按L1等级执行，也可根据用户技术条件执行其他检测标准和更加严格的验收等级。
所有成品管材外表面应没有可见的氧化皮、油污、金属鳞片及其他异物。管材表面应光洁，无裂纹、划伤、压坑、碰伤、翘皮、折叠等缺陷，表面应无残酸、色斑、生锈等现象。管材外表面粗糙度Ra不超过0.40um。
成品管管名义尺寸Φ4.0x1.0mm。实测外径范围（4.00～4.04）mm、壁厚范围(0.93～0.97）mm。长度L=4000mm，长度公差（0～+10.00）mm。长度L=3000mm，长度公差（0～+10.00）mm。
718合金小口径精密管成品的化学成分、晶粒度、室温力学性能等综合性能进行检测，需符合技术条件要求。主要性能指标如下所示：
（1）化学成分
表5 718合金小口径精密管成品的化学成分（wt%）
（2）力学性能
表6 718合金精密管室温力学性能
（3）晶粒度
如图1所示,成品管晶粒度6.0级，符合技术条件规定的晶粒度细于4.0级的要求。
以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、中间品冷加工，采用精轧与冷拔结合对中间品进行冷加工，中间品精轧相对变形量为35-45%，中间品冷拔相对变形量为20-30%，精轧机轧制速度30-70次/分钟、轧制送进量1.0～2.0mm/次；
(2)、中间热处理，采用氢保护光亮退火，中间退火温度范围1020-1060℃，保温时间不低于5分钟，保温结束后快速冷却；
(3)、成品热处理，采用固溶处理或固溶处理加时效处理，固溶处理采用光亮热处理进行，时效处理采用真空热处理进行。
2.根据权利要求1所述的一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于：所述步骤（3）后还包括成品无损检测步骤，包括超声波探伤、水压试验和涡流探伤。
3.根据权利要求2所述的一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于：外径小于6mm的718合金小口径精密管，对最终冷拔前一个道次的中间品进行超声波探伤。
4.根据权利要求2所述的一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于：水压试验中，试验压力不低于设计工况压力的1.5倍，保压时间不低于5秒。
5.根据权利要求1所述的一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于：所述步骤（2）后包括成品冷拔步骤，成品冷拔中冷拔工模具定径段尺寸公差小于成品外径公差。
6.根据权利要求5所述的一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于：成品冷拔过程中外表面需润滑充分、不间断。
7.根据权利要求1所述的一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于：还包括脱脂清洗步骤，冷轧和冷拔后的中间管和成品管均采用超声波脱脂清洗。
8.根据权利要求1所述的一种718合金小口径精密管的制造工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，如需时效态交货，则固溶处理后时效温度范围在720～760℃之间，保温时间不少于3小时。
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