CN109321854A - 一种提高选区激光熔化成形gh4169合金低温塑性的热处理工艺 - Google Patents
一种提高选区激光熔化成形gh4169合金低温塑性的热处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于增材制造先进航天材料热处理技术领域,具体涉及一种提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,用于显著提高其低温塑性。步骤一:对选区激光熔化成形GH4169合金均匀化热处理;步骤二:对已均匀化热处理的选区激光熔化成形GH4169合金固溶热处理;步骤三:对已均匀化和固溶后的激光选区熔化成形GH4169合金进行时效热处理。本发明通过在常规固溶前增加高温均匀化工序,同时对各工序的保温温度和保温时间参数进行了系统优化,大幅度提高激光选区熔化成形GH4169合金超低温塑性,由10.5%大幅提高到20%以上,远高于设计指标要求,保证产品的综合力学性能满足设计指标要求,满足了型号对该材料的迫切需求。
Description
技术领域
本发明属于增材制造先进航天材料热处理技术领域,具体涉及一种提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,用于显著提高其低温塑性。
背景技术
选区激光熔化成形GH4169高温合金产品已在我国研制中的重型运载火箭发动机大量应用,与锻件+机加成形相比,该技术可以显著减少零件数量达到减重目的,同时该技术近净成形的特点大大降低经济和研制周期成本。目前,两型重载发动机均为液氢液氧发动机,而液氢液氧的超低温环境对选区激光熔化成形GH4169零件的低温性能提出了极高的要求。研制生产中对采用常规热处理后的选区激光熔化成形GH4169产品进行低温(-196℃)性能测试发现,其低温塑性较低,远不能满足设计要求,导致产品难以及时交付,耽误型号研制周期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,以克服常规热处理工艺存在的缺陷。
为达到上述目的,本发明所采取的技术方案为:
一种提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,包括以下步骤:
步骤一:对选区激光熔化成形GH4169合金均匀化热处理;
对选区激光熔化成形GH4169合金在高于δ相回溶临界温度以上,但低于过烧温度以下,进行保温后冷却,使选区激光熔化成形GH4169合金中的δ相完全回溶到基体,为后续的固溶热处理做组织准备;
步骤二:对已均匀化热处理的选区激光熔化成形GH4169合金固溶热处理;
对已均匀化热处理的选区激光熔化成形GH4169合金在δ相回溶临界温度以下保温冷却,保证δ相在该固溶热处理阶段再析出,调控δ相的形貌、大小及分布情况,该阶段固溶后进行硬度检测;
步骤三:对已均匀化和固溶后的激光选区熔化成形GH4169合金进行时效热处理。
所述的步骤一中,对选区激光熔化成形GH4169合金在高于δ相回溶临界温度以上,但低于过烧温度以下,进行保温后冷却,保温温度在1050-1080℃之间。
所述的步骤一中,对选区激光熔化成形GH4169合金在高于δ相回溶临界温度以上,但低于过烧温度以下,进行保温后冷却,保温时间为1-2h。
所述的步骤一中,冷却前进行均匀化处理。
所述的冷却为氩气气冷。
所述的冷却为空冷。
所述的步骤二中,保温温度控制在950-960℃。
所述的步骤二中,保温时间在1-2h。
所述的步骤三中,按照GJB713-89的要求执行,即720℃*8h,以50℃/h降至620℃,在620℃保温8h出炉空冷或者气冷。
所述的步骤二中,该阶段固溶后进行硬度检测,应保证硬度≤331HB或者≤31.8HRC。
本发明所取得的有益效果为:
本发明通过在常规固溶前增加高温均匀化工序,同时对各工序的保温温度和保温时间参数进行了系统优化,大幅度提高激光选区熔化成形GH4169合金超低温(液氮温度:约-196℃)塑性,由10.5%大幅提高到20%以上,远高于设计指标要求,保证产品的综合力学性能满足设计指标要求,满足了型号对该材料的迫切需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
根据GH4169在热处理过程中组织及相转变规律,发现在热处理的不同阶段材料中强化相的析出形貌、数量、位置及分布显示出不同的特点:δ相在高温时开始回溶,而在低温区析出,该相的回溶和析出又直接影响主要强化相γ''数量和分布,因此从材料本身在不同热处理条件下的组织及相转变规律着手,通过开展热处理工艺优化,提高其低温塑性,技术方案如下:
首先对沉积态材料中的组织和δ相数量进行调控,该阶段热处理条件下δ相尽量回溶到基体中,为后续第二阶段的固溶处理做组织准备,同时材料组织不会过分长大,保温时间根据产品有效厚度决定,该阶段主要为后续阶段规律析出δ相做准备;再次通过降低固溶温度保证材料中δ相的再析出,在上一阶段均匀化基础上通过该工序调控δ相的形貌大小及分布情况,该阶段保温温度应在δ相的熔化温度以下,防止因保温时间过长导致前期析出的δ相过分长大及析出数量进一步增加,使后续时效阶段的主要强化相γ''析出量减少,影响材料强化效果;最后对材料进行标准时效热处理通过本发明提出的三阶段热处理方案,使δ相先回溶在析出的调控机理,最后再经时效强化后能充分发挥δ相降低材料缺口敏感性的作用,同时又不影响主要强化相γ''的析出,达到即改善低温塑性同时又保证材料强度的目的。
本发明所述提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺步骤如下:
步骤一:对选区激光熔化成形GH4169合金均匀化热处理;
对选区激光熔化成形GH4169合金在高于δ相回溶临界温度以上,但低于过烧温度以下,进行保温后冷却,使选区激光熔化成形GH4169合金中的δ相完全回溶到基体,为后续的固溶热处理做组织准备;
均匀化热处理主要对沉积态材料中的组织和δ相数量进行调控,该阶段保温温度在1050-1080℃之间,该温度条件下δ相几乎完全回溶到基体中,为后续第二阶段的固溶处理做组织准备,同时材料组织不会过分长大,保温时间根据产品有效厚度决定,一般1-2h,冷却为氩气气冷(真空炉)或者空冷(电炉)。
步骤二:对已均匀化热处理的选区激光熔化成形GH4169合金固溶热处理;
对已均匀化热处理的选区激光熔化成形GH4169合金在δ相回溶临界温度以下保温冷却,保证δ相在该固溶热处理阶段再析出,调控δ相的形貌、大小及分布情况,该阶段固溶后进行硬度检测,应保证硬度≤331HB或者≤31.8HRC。
该阶段热处理主要保证材料中δ相的在析出,在上一阶段均匀化基础上通过该工序调控δ相的形貌大小及分布情况,该阶段保温温度应在δ相的熔化温度以下,控制在950-960℃,保温时间在1-2h,防止因保温时间过长导致前期析出的δ相过分长大及析出数量进一步增加,使后续时效阶段的主要强化相γ''析出量减少,影响材料强化效果。
步骤三:对已均匀化和固溶后的激光选区熔化成形GH4169合金进行时效热处理。
经过固溶处理后对材料进行时效热处理,本发明中时效工艺不作更改按照GJB713-89的要求执行即,720℃*8h,以50℃/h降至620℃,在620℃保温8h出炉空冷或者气冷。
Claims (10)
1.一种提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:对选区激光熔化成形GH4169合金均匀化热处理;
对选区激光熔化成形GH4169合金在高于δ相回溶临界温度以上,但低于过烧温度以下,进行保温后冷却,使选区激光熔化成形GH4169合金中的δ相完全回溶到基体,为后续的固溶热处理做组织准备;
步骤二:对已均匀化热处理的选区激光熔化成形GH4169合金固溶热处理;
对已均匀化热处理的选区激光熔化成形GH4169合金在δ相回溶临界温度以下保温冷却,保证δ相在该固溶热处理阶段再析出,调控δ相的形貌、大小及分布情况,该阶段固溶后进行硬度检测;
步骤三:对已均匀化和固溶后的激光选区熔化成形GH4169合金进行时效热处理。
2.根据权利要求1所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的步骤一中,对选区激光熔化成形GH4169合金在高于δ相回溶临界温度以上,但低于过烧温度以下,进行保温后冷却,保温温度在1050-1080℃之间。
3.根据权利要求1所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的步骤一中,对选区激光熔化成形GH4169合金在高于δ相回溶临界温度以上,但低于过烧温度以下,进行保温后冷却,保温时间为1-2h。
4.根据权利要求1所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的步骤一中,冷却前进行均匀化处理。
5.根据权利要求4所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的冷却为氩气气冷。
6.根据权利要求4所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的冷却为空冷。
7.根据权利要求1所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的步骤二中,保温温度控制在950-960℃。
8.根据权利要求1所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的步骤二中,保温时间在1-2h。
9.根据权利要求1所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的步骤三中,按照GJB713-89的要求执行,即720℃*8h,以50℃/h降至620℃,在620℃保温8h出炉空冷或者气冷。
10.根据权利要求1所述的提高选区激光熔化成形GH4169合金低温塑性的热处理工艺,其特征在于:所述的步骤二中,该阶段固溶后进行硬度检测,应保证硬度≤331HB或者≤31.8HRC。
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