CN109648025B - 一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺 - Google Patents

一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺，目的是使高温合金GH5188成品棒材达到碳化物弥散分布状态。本发明技术方案如下：采用反复镦粗、拔长及再烧加热工艺，快、径锻联合锻造方式；变形量控制在35％～45％，快锻末火单向拔长变形量控制在45％～55％，径锻变形量大于30％，使棒坯组织得到充分破碎；中间火次加热时间为2h～3h，使快锻未再结晶组织能够充分完成静态再结晶，聚集的碳化物充分回溶后再次弥散析出，最终得到碳化物弥散分布的锻制棒材。本发明的优点在于：1.通过控制镦粗次数及各火次变形量，改善棒材微观组织均匀性；2.通过调整再烧加热时间，促使前一火次未完全再结晶的组织能够充分完成静态再结晶，聚集的碳化物充分回溶后在再次锻造过程中弥散析出。

Description

一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺
技术领域
本发明属于高温合金锻造加工领域，具体涉及一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺,钴基变形高温合金排号GH5188。
背景技术
GH5188合金是依靠14.5％钨固溶强化、并采用碳化物弥散强化的钴基抗氧化型高温合金，合金中添加稀土元素镧以提高材料抗氧化能力，添加硼强化晶界；合金具有较高的抗拉强度、良好的塑性、优异的持久性能、焊接性能及抗氧化性能，使用温度可达到1000℃，主要应用于航空发动机涡流板、火焰导向器、燃烧室内壁、燃烧室外壁、封严片等高温部件及煤化工设备管道内衬、喷嘴等部件。该合金传统的锻造工艺特点是采用1160℃±10℃加热，快锻机直拔成材，每火次再烧时间1h～1.5h。目前，国内外生产GH5188合金棒材,通常均采用如上述的直拔成材生产工艺及加热工艺；然而，采用该工艺生产的GH5188成品棒材存在碳化物条带聚集严重(见图1)的问题。
发明内容
本发明公开一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺，目的是使高温合金GH5188成品棒材达到碳化物弥散分布状态。
本发明技术方案如下：
采用反复镦拔，改进再烧加热工艺，快、径锻联合锻造方式；
1.GH5188合金棒材制造工艺流程：
钢锭加热→快锻首火次锻造→中间坯加热→快锻中间火次锻造→中间坯加热→快锻末火次锻造→快锻坯加热→径锻机锻造成材。
2.具体工艺措施：
钢锭加热：低于600℃装炉，以低于50℃/h的升温速率升温至1000℃～1060℃范围，保温2h～4h，然后以低于60℃/h的升温速率升温至1150℃～1170℃，保温2h～4h；
快锻首火次锻造：钢锭进行拔长，钢锭锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量12％～15％；
中间坯加热：中间坯回炉加热温度1150℃～1170℃，再烧时间2h～3h；
快锻中间火次锻造：钢坯进行1～3火次镦粗+拔长，锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量35％～45％；钢坯进行拔长，锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量20％～35％；
中间坯加热：中间坯回炉加热温度1150℃～1170℃，再烧时间2h～3h；
快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量45％～55％；
快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1150℃～1170℃，再烧时间2h～3h；
径锻机锻造：径锻机一火次锻至成品规格，变形量大于30％。
对发明创新点的说明：
通过快锻过程反复镦粗、拔长，变形量控制在35％～45％，快锻末火单向拔长变形量在45％～55％，径锻变形量大于30％，使棒坯组织得到充分破碎；中间火次加热时间调整为2h～3h，使快锻未再结晶组织能够充分完成静态再结晶，聚集的碳化物充分回溶后再次弥散析出，最终得到碳化物弥散分布的锻制棒材。
本发明的优点在于：
1.通过控制镦粗次数及各火次变形量，改善棒材微观组织均匀性；
2.通过调整再烧加热时间，促使前一火次未完全再结晶的组织能够充分完成静态再结晶，聚集的碳化物充分回溶后在再次锻造过程中弥散析出。
附图说明
图1是传统锻造工艺生产的GH5188合金棒材微观组织金相(100X)；
图2是实施例1生产的GH5188合金棒材微观组织金相(100X)；
图3是实施例2生产的GH5188合金棒材微观组织金相(100X)；
图4是实施例3生产的GH5188合金棒材微观组织金相(100X)。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
GH5188合金锻棒成品，规格Φ180mm；
采用锭型为Φ480mm，钢锭加热温度为1160℃，保温时间为3h；
快锻首火次锻造：加热温度1160℃，单锤压下量30mm，锻到Φ450mm，变形量12％；
中间坯加热：中间坯Φ450mm回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯进行1次镦粗+拔长，墩粗200mm，拔长至Φ450mm，锻造加热温度1160℃，变形量44％；
中间坯加热：中间坯Φ450mm，回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯拔长，拔长至350mm方，锻造加热温度1160℃，变形量23％；
中间坯加热：中间坯350mm方，回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，单锤压下量50mm，拔长至Φ270mm，锻造加热温度1160℃，变形量53％；
快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
径锻机锻造：径锻机一火次锻至Φ180mm成品，变形量55％。
棒材高倍检验：棒材微观组织均匀，碳化物弥散析出(见图2)。
实施例2
GH5188合金锻棒成品，规格Φ250mm；
采用锭型为Φ480mm，钢锭加热温度为1170℃，保温时间为2h。
快锻首火次锻造：加热温度1170℃，单锤压下量30mm，锻到Φ450mm，变形量12％；
中间坯加热：中间坯Φ450mm回炉加热温度1170℃，再烧时间2.5h；
快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯进行2次镦粗+拔长，墩粗200mm，拔长至Φ450mm，锻造加热温度1170℃，变形量44％；
中间坯加热：中间坯Φ450mm，回炉加热温度1170℃，再烧时间2.5h；
快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，单锤压下量50mm，拔长至Φ330mm，锻造加热温度1170℃，变形量46％；
快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1170℃，再烧时间2.5h；
径锻机锻造：径锻机一火次锻至Φ250mm成品，变形量39％。
棒材高倍检验：棒材微观组织均匀，碳化物弥散析出(见图3)。
实施例3
GH5188合金锻棒成品，规格Φ300mm；
采用锭型为Φ480mm，实际钢锭加热温度为1150℃，保温时间为3h。
快锻首火次锻造：加热温度1150℃，单锤压下量30mm，锻到Φ450mm，变形量12％；
中间坯加热：中间坯Φ450mm回炉加热温度1150℃，再烧时间3h；
快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯进行3次镦粗+拔长，墩粗200mm，拔长至450mm方，锻造加热温度1150℃，变形量45％；
中间坯加热：中间坯Φ450mm，回炉加热温度1150℃，再烧时间3h；
快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，单锤压下量50mm，拔长至Φ360mm，锻造加热温度1150℃，变形量49％；
快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1150℃，再烧时间3h；
径锻机锻造：径锻机一火次锻至Φ300mm成品，变形量30.5％。
棒材高倍检验：棒材微观组织均匀，碳化物弥散析出(见图4)。

Claims (4)

1.一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺，其特征在于：所述制造工艺采用反复镦粗、拔长及再烧加热工艺，快、径锻联合锻造方式；快锻首火次锻造变形量12％～15％，快锻中间火次锻造变形量在35％～45％，快锻末火次单向拔长变形量在45％～55％，径锻变形量大于30％；中间火次加热时间为2h～3h；
各加工工序:
钢锭加热：低于600℃装炉，以低于50℃/h的升温速率升温至1000℃～1060℃范围，保温2h～4h，然后以低于60℃/h的升温速率升温至1150℃～1170℃，保温2h～4h；
快锻首火次锻造：钢锭进行拔长，钢锭锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量12％～15％；
中间坯加热：中间坯回炉加热温度1150℃～1170℃，再烧时间2h～3h；
快锻中间火次锻造：钢坯进行1～3火次镦粗+拔长，锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量35％～45％；钢坯进行拔长，锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量20％～35％；
中间坯加热：中间坯回炉加热温度1150℃～1170℃，再烧时间2h～3h；
快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，锻造加热温度1150℃～1170℃，变形量45％～55％；
快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1150℃～1170℃，再烧时间2h～3h；
径锻机锻造：径锻机一火次锻至成品规格，变形量大于30％。
2.根据权利要求1所述一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺，其特征在于：所述钢锭锭型为Φ480mm，加热温度为1160℃，保温时间为3h；
所述快锻首火次锻造：加热温度1160℃，单锤压下量30mm，锻到Φ450mm，变形量12％；
所述中间坯加热：中间坯Φ450mm回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
所述快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯进行1次镦粗+拔长，墩粗200mm，拔长至Φ450mm，锻造加热温度1160℃，变形量44％；
所述中间坯加热：中间坯Φ450mm，回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
所述快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯拔长，拔长至350mm方，锻造加热温度1160℃，变形量23％；
所述中间坯加热：中间坯350mm方，回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
所述快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，单锤压下量50mm，拔长至Φ270mm，锻造加热温度1160℃，变形量53％；
所述快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1160℃，再烧时间2h；
所述径锻机锻造：径锻机一火次锻至Φ180mm成品，变形量55％。
3.根据权利要求1所述一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺，其特征在于：所述钢锭锭型为Φ480mm，加热温度为1170℃，保温时间为2h；
所述快锻首火次锻造：加热温度1170℃，单锤压下量30mm，锻到Φ450mm，变形量12％；
所述中间坯加热：中间坯Φ450mm回炉加热温度1170℃，再烧时间2.5h；
所述快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯进行2次镦粗+拔长，墩粗200mm，拔长至Φ450mm，锻造加热温度1170℃，变形量44％；
所述中间坯加热：中间坯Φ450mm，回炉加热温度1170℃，再烧时间2.5h；
快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，单锤压下量50mm，拔长至Φ330mm，锻造加热温度1170℃，变形量46％；
所述快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1170℃，再烧时间2.5h；
所述径锻机锻造：径锻机一火次锻至Φ250mm成品，变形量39％。
4.根据权利要求1所述一种优化钴基变形高温合金锻棒材的制造工艺，其特征在于：所述钢锭锭型为Φ480mm，加热温度为1150℃，保温间为3h；
所述快锻首火次锻造：加热温度1150℃，单锤压下量30mm，锻到Φ450mm，变形量12％；
所述中间坯加热：中间坯Φ450mm回炉加热温度1150℃，再烧时间3h；
所述快锻中间火次锻造：Φ450mm中间坯进行3次镦粗+拔长，墩粗200mm，拔长至Φ450mm，锻造加热温度1150℃，变形量45％；
所述中间坯加热：中间坯Φ450mm，回炉加热温度1150℃，再烧时间3h；
所述快锻末火次锻造：钢坯进行单向拔长，单锤压下量50mm，拔长至Φ360mm，锻造加热温度1170℃，变形量49％；
所述快锻坯加热：快锻坯回炉加热温度1150℃，再烧时间3h；
所述径锻机锻造：径锻机一火次锻至Φ300mm成品，变形量30.5％。
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