CN110408846A - 一种航空航天用大规格高韧性gh2132棒材及其制备方法 - Google Patents

一种航空航天用大规格高韧性gh2132棒材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种航空航天用大规格高韧性GH2132棒材及其制备方法，棒材按百分比配比如下：C0.040‑0.070；B0.001‑0.005；Cr13.5‑15.0；Ni26‑27；Ti1.90‑2.30；Al0.10‑0.30；Mo1.20‑1.50；Mn 1.50‑2.00；V0.30‑0.50；Si≤0.35；P≤0.015；S≤0.005；余量为Fe。采用“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联冶炼工艺方法。本发明通过精确控制化学成分并采用三联冶炼工艺方法，提高原材料纯净度，降低非金属夹杂物和气体含量，使制备的大规格GH2132棒材符合航空标准的要求基础上，大幅度提高材料冲击韧性。

Description

一种航空航天用大规格高韧性GH2132棒材及其制备方法
技术领域
本发明属于高温合金材料制造技术领域，主要涉及到一种航空航天大规格高韧性GH2132棒材及其制备方法。
背景技术
高温合金材料，主要应用于航空航天发动机、核电反应堆等关键部件的制造，其对材料纯净度和综合性能要求很高。由于高温合金材料的化学元素较多，其中含有大量活泼元素，并且各元素的含量对材料力学性能均有不同程度的影响，因此制备高温合金材料时，化学成分的精确控制和冶炼工艺的合理选择至关重要。
GH2132合金是一种熔点1364~1424℃、密度7.93g/cm3的Fe-25Ni-15Cr基高温合金，其主要通过加入合金元素Mo、Ti、Al、V及微量B进行综合强化。该合金在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的塑性和焊接性能，被广泛应用与制造在650℃以下长期工作的航空、航天发动机高温承力部件，如涡轮盘、压气机盘和紧固件等。随着新一代航空、航天发动机推力不断增大，其高温承力部件的工作环境变得更加恶劣（高震动、强冲击），这也对制造发动机关键部件用大规格高韧性优质GH2132棒材的综合力学性能即强韧性提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是要解决高温承力部件在高震动、强冲击的工作环境下强韧性得到提高。
一种航空航天用大规格高韧性GH2132棒材，按百分比配比如下：
C 0.040-0.070；
B 0.001-0.005；
Cr 13.5-15.0；
Ni 26-27；
Ti 1.90-2.30；
Al 0.10-0.30；
Mo 1.20-1.50；
Mn 1.50-2.00；
V 0.30-0.50；
Si ≤0.35；
P ≤0.015；
S ≤0.005；
余量为Fe。
一种航空航天用大规格高韧性GH2132棒材的制备方法，其工艺路线包括真空感应熔炼、气氛保护电渣重熔、电渣锭锻造、真空自耗重熔、成型锻造，具体如下：
（1）、采用2t真空感应炉熔炼浇注2支320mm合金电极棒；
（2）、采用2t氩气保护气氛电渣炉将2支电极棒重熔为1支450mm电渣锭；
（3）、采用800t快锻机将电渣锭锻造至440mm规格；
（4）、采用真空自耗炉将改锻后电渣锭熔炼为1支508mm自耗锭；
（5）、采用800t快锻机将自耗锭成型锻造为230mm棒材；
（6）、在锻棒一端取230×25mm试样进行固溶（980~1000℃*1.5h，油冷）+时效（720±10℃*16h，空冷）热处理。
采用上述技术方案的有益效果:
本发明通过精确控制化学成分并采用“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联冶炼工艺方法，提高原材料纯净度，降低非金属夹杂物和气体含量，使制备的大规格GH2132棒材符合航空标准的要求基础上，大幅度提高材料冲击韧性。
具体实施方式
以下对本发明作进一步叙述。
1、为了提高GH2132棒材塑韧性的同时保持高强度，本发明通过对材料进行精确窄成分控制（如下表1），调整主要合金元素C、B、Cr、Ti、Al、Mo、Mn、V的成分范围，并减小影响力学性能的Si、P、S等杂质元素含量。
表1：GH2132合金化学成分（按百分比）
2、GH2132原材料制备采用“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联冶炼工艺。GH2132含有大量Ni、Cr、Mo、Ti、Al、V等合金元素，相比传统的电弧炉+电渣等冶炼技术，采用“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联冶炼工艺可以有效提高原材料纯净度和化学成分稳定性：
①真空感应熔炼有利于精确控制合金成分，尤其是控制活泼元素Ti等的含量，在熔炼过程中还可通过电磁搅拌等方式均匀化合金元素，改善成分偏析问题；
②保护气氛电渣重熔可以在重熔过程中去除H、O、N气体和杂质P、S，提高材料的纯净度；
③真空自耗重熔可以在电渣重熔基础上，进一步去除材料中的有害气体H、O、N并控制合金的化学成分。
本发明的制备方法，通过精确控制化学成分并采用“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联冶炼工艺方法，提高原材料纯净度，降低非金属夹杂物和气体含量，使制备的大规格GH2132棒材符合航空标准的要求基础上，大幅度提高材料冲击韧性。
本发明的大规格高韧性优质GH2132棒材的制备方法，其工艺路线包括真空感应熔炼、气氛保护电渣重熔、电渣锭锻造、真空自耗重熔、成型锻造，具体如下：
1、采用2t真空感应炉熔炼浇注2支320mm合金电极棒；
2、采用2t氩气保护气氛电渣炉将2支电极棒重熔为1支450mm电渣锭；
3、采用800t快锻机将电渣锭锻造至440mm规格；
4、采用真空自耗炉将改锻后电渣锭熔炼为1支508mm自耗锭；
5、采用800t快锻机将自耗锭成型锻造为230mm棒材；
6、在锻棒一端取230×25mm试样进行固溶（980~1000℃*1.5h，油冷）+时效（720±10℃*16h，空冷）热处理，然后取样检测力学性能如表2所示。
表2：力学性能
。

Claims (2)

1.一种航空航天用大规格高韧性GH2132棒材，其特征在于：按百分比配比如下：
C 0.040-0.070；
B 0.001-0.005；
Cr 13.5-15.0；
Ni 26-27；
Ti 1.90-2.30；
Al 0.10-0.30；
Mo 1.20-1.50；
Mn 1.50-2.00；
V 0.30-0.50；
Si ≤0.35；
P ≤0.015；
S ≤0.005；
余量为Fe。
2.一种制备如权利要求1所述的航空航天用大规格高韧性GH2132棒材的方法，其特征在于：工艺路线包括真空感应熔炼、气氛保护电渣重熔、电渣锭锻造、真空自耗重熔、成型锻造，具体如下：
（1）、采用2t真空感应炉熔炼浇注2支320mm合金电极棒；
（2）、采用2t氩气保护气氛电渣炉将2支电极棒重熔为1支450mm电渣锭；
（3）、采用800t快锻机将电渣锭锻造至440mm规格；
（4）、采用真空自耗炉将改锻后电渣锭熔炼为1支508mm自耗锭；
（5）、采用800t快锻机将自耗锭成型锻造为230mm棒材；
（6）、在锻棒一端取230×25mm试样进行固溶（980~1000℃*1.5h，油冷）+时效（720±10℃*16h，空冷）热处理。
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