CN110938788A - 一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,属于真空热处理技术领域;其特征在于,具体步骤如下:(1)对零件进行清洗除杂处理;(2)1~6次固溶处理和1次时效处理;(3)真空热处理;(4)重复进行步骤2的固溶、时效处理;(5)检查试件中δ相数量,并同时检测持久性能。本发明能够显著地改善K4169合金组织中的δ相,使材料的持久性能满足了技术条件要求,改善了合金的组织性能,可以作为出现缺陷后的补救措施;特别适用于多次补焊后固溶次数超过五次处理的K4169合金零件,其工艺具有广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于真空热处理技术领域,具体涉及一种改善K4169组织中δ相数量的工艺方法。
背景技术
K4169合金具有较高的强度、塑性,优良的耐腐蚀性、抗氧化性、耐辐照性以及良好的焊接性能,已广泛应用于700℃以下工作环境的航空发动机部件以及大型结构件中,是目前世界上使用量较大的高温合金之一。航空发动机中的涡轮后机匣是发动机中的重要部件,K4169合金制造的涡轮后机匣铸件,由于零件外形较大,铸件浇注后冶金缺陷较多,为了消除一些铸件缺陷,铸件需要补焊处理,在补焊完成后按技术条件要求需进行固溶处理,因此在实际的生产过程中,随着补焊次数的增多,铸件需反复进行固溶处理,造成K4169合金晶界及晶内的δ相增多,消耗合金基体中的强化元素,导致合金的力学性能下降,降低了材料的持久性能,造成零件的报废。
目前,现有技术只能针对K4169补焊件的固溶热处理次数进行限制,不能有效地控制晶界及晶内的δ相组织。
发明内容
针对现有技术的不足本发明提供了一种改善K4169组织中δ相数量的工艺方法,具体为通过采用适当的真空高温热处理工艺,使K4169合金中的δ相回溶,再经过固溶处理后重新析出,达到调整零件组织中δ相数量的目的。
本发明成功降低了对于K4169补焊件反复固溶处理造成的δ相增多、持久性能下降的问题,经真空高温热处理后,改善K4169合金铸件中的δ相数量,持久性能满足技术条件要求,提高了零件的合格率。
本发明的一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,按照以下步骤进行:
步骤1,前期处理:
对零件进行工序检查,清洗表面杂质;
步骤2,固溶、时效处理:
(1)固溶处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至955℃,保温1~1.5h,保温结束后充氩气0.2~0.4MPa冷却至80℃以下出炉;
(2)时效处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至720℃,保温7~9h,然后在炉内以50℃/h冷却至620℃,保温7~9h,保温结束后充氩气0.2~0.4MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤3,真空热处理:
零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至1000~1100℃,保温2~3h,保温结束后充氩气0.2~0.4MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤4:
重复进行步骤2的固溶+时效处理;
步骤5,检查:
观察试件中δ相数量,并同时检测持久性能。
所述的基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,其中:
所述步骤2(1)中,加热、保温过程中,温度大于800℃时,真空室内压强大于100Pa。
所述步骤2(1)中,固溶处理需要依据制定的固溶次数重复进行,具体为1~6次。
所述步骤3中,加热、保温过程中,温度大于800℃时,真空室内压强大于100Pa。
所述步骤3中,真空处理是为了使δ相溶解。
所述步骤4中,固溶+时效处理是为了在1000~1100℃的真空处理过程中溶解的、合金持久性能所要求的强化相重新析出。
本发明技术方案:
本发明从找出减少多次固溶处理后K4169高温合金组织中δ相数量的热处理工艺出发,开展不同温度和时间等参数的工艺试验,最终确定一种热处理方法可以有效地改善K4169合金组织中δ相数量,同时为了避免零件的氧化,选用真空炉作为试验设备。
①真空工艺试验
试样处理前,表面应清洁,无多余物;为了验证高温热处理对改善δ相数量的作用,将试样分别进行了1~6次固溶处理+1次时效处理,并将6次固溶、1次时效处理的试样进行高温热处理,具体方案见表1。
表1试样热处理方式
②组织观察
本发明采用金相显微镜观察工艺试验试件的组织。
③持久性能测试
本发明采用拉力试验机测试持久性能,对表1中7种试样进行持久性能检测,具体结果见表2。
表2试样持久性能检测结果
试样编号 | 试验应力/Mpa | 试验温度/℃ | 试验时间/h |
1 | 620 | 650 | 40.6 |
2 | 620 | 650 | 62.5 |
3 | 620 | 650 | 38.8 |
4 | 620 | 650 | 56.0 |
5 | 620 | 650 | 47.3 |
6 | 620 | 650 | 19.4 |
7 | 620 | 650 | 62.3 |
技术要求 | 620 | 650 | ≥20 |
④确定最终的热处理工艺
通过金相显微镜观察试件的微观组织,并且结合持久性能检测结果,本发明确定采用6次固溶+1次时效+1095℃/2~3h真空处理+固溶+时效的热处理方式。
本发明优点:
(1)本发明能够显著地改善K4169合金组织中的δ相,特别适用于多次补焊后固溶次数超过五次处理的K4169合金零件,其工艺具有广泛的应用价值。
(2)采用1095℃/2~3h+955℃/1h+720℃/8h+620℃/8h的真空处理工艺参数,可以有效地改善多次固溶处理后K4169高温合金组织中δ相的数量。该热处理制度1095℃下δ相分解,在随后的955℃固溶及720℃和620℃时效过程中合金重新调整组织,使材料的持久性能满足了技术条件要求,改善了合金的组织性能,可以作为出现缺陷后的补救措施。
附图说明
图1为本发明实施例1中的K4169合金热处理金相组织图。
图2为本发明实施例4中的K4169合金热处理金相组织图。
图3为本发明实施例1-5基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法的操作工艺流程图。
具体实施方式
实施例1~5中固溶、时效处理按照表格1的方法进行,具体操作流程如图3所示。
实施例1
一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,该方法采用6次固溶处理+1次时效+真空处理+固溶+时效的热处理工艺,具体工艺参数为1095℃/2.5h+955℃/1h+720℃/8h+620℃/8h。
上述基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,具体实施步骤为:
步骤1,前期处理:
对K4169合金零件进行工序检查,清洗表面杂质;
步骤2,固溶、时效处理:
随后对真空处理后的零件进行6次固溶+1次时效处理;
(1)固溶处理:室温下将零件装入真空气淬炉中,抽真空至真空室压强至0.12Pa,随炉升温至955℃,保温1h,保温结束后充氩气0.2MPa冷却至80℃以下出炉;
(2)时效处理:室温下将零件装入真空气淬炉中,抽真空至真空室压强至0.10Pa,随炉升温至720℃,保温8h,然后在炉内以50℃/h冷却至620℃,保温8h,保温结束后充氩气0.2MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤3,真空热处理:
然后室温下将清洗除杂后的零件装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.11Pa以下,随炉升温至1095℃,保温2.5h,在加热、保温过程中,温度大于800℃时,真空室内压强大于100Pa,保温结束后充氩气0.2MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤4:
按照步骤2的工艺操作,再进行一次固溶+时效处理;
步骤5,检查:
通过金相显微镜观察试件中δ相数量,并同时检测持久性能。
本实施例1采用1095℃/2.5h+955℃/1h+720℃/8h+620℃/8h的工艺参数,热处理后产品金相组织图如图1所示,从图1中可以看出,采用确定的真空热处理工艺后晶界上大量的针状δ相已经回溶,金相组织恢复正常形态。并且持久性试验结果显示,试验时间为62.3小时满足大于20小时的技术要求。
实施例2
一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,该方法采用6次固溶处理+1次时效+真空处理+固溶+时效的热处理工艺,具体工艺参数为1000℃/2h+955℃/1h+720℃/8h+620℃/8h。
上述基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,具体实施步骤为:
步骤1,前期处理:
对K4169合金零件进行工序检查,清洗表面杂质;
步骤2,固溶、时效处理:
随后对真空处理后的零件进行6次固溶+1次时效处理;
(1)固溶处理:室温下将零件装入真空气淬炉中,抽真空至真空室压强至0.10Pa,随炉升温至955℃,保温1h,保温结束后充氩气0.2MPa冷却至80℃以下出炉;
(2)时效处理:室温下将零件装入真空气淬炉中,抽真空至真空室压强至0.10Pa,随炉升温至720℃,保温8h,然后在炉内以50℃/h冷却至620℃,保温8h,保温结束后充氩气0.2MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤3,真空热处理:
然后室温下将清洗除杂后的零件装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至1000℃,保温2h,在加热、保温过程中,温度大于800℃时,真空室内压强大于100Pa,保温结束后充氩气0.3MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤4:
按照步骤2的工艺操作,再进行一次固溶+时效处理;
步骤5,检查:
通过金相显微镜观察试件中δ相数量,并同时检测持久性能。
本实施例2采用1000℃/2h+955℃/1h+720℃/8h+620℃/8h的工艺参数,其金相组织图显示真空热处理工艺后晶界上大量的针状δ相已经回溶,金相组织恢复正常形态,并且持久性试验结果显示,试验时间同样大于20小时的技术要求。
实施例3
一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,该方法采用6次固溶处理+1次时效+真空处理+固溶+时效的热处理工艺。具体工艺参数为1100℃/3h+955℃/1h+720℃/8h+620℃/8h。
上述基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,具体实施步骤为:
步骤1,前期处理:
对K4169合金零件进行工序检查,清洗表面杂质;
步骤2,固溶、时效处理:
随后对真空处理后的零件进行6次固溶+1次时效处理;
(1)固溶热处理:室温下将零件装入真空气淬炉中,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至955℃,保温1h,保温结束后充氩气0.2MPa冷却至80℃以下出炉;
(2)时效处理:室温下将零件装入真空气淬炉中,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至720℃,保温8h,然后在炉内以50℃/h冷却至620℃,保温8h,保温结束后充氩气0.2MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤3,真空热处理:
然后室温下将清洗除杂后的零件装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至1100℃,保温3h,在加热、保温过程中,温度大于800℃时,真空室内压强大于100Pa,保温结束后充氩气0.4MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤4:
按照步骤2的工艺操作,再进行一次固溶+时效处理;
步骤5,检查:
通过金相显微镜观察试件中δ相数量,并同时检测持久性能。
本实施例2采用1100℃/3h+955℃/1h+720℃/8h+620℃/8h的工艺参数,其金相组织图同样显示真空热处理工艺后晶界上大量的针状δ相已经回溶,金相组织恢复正常形态。并且持久性试验结果显示,试验时间同样远大于20小时的技术要求。
实施例4
一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,该方法采用6次固溶处理+1次时效处理。具体工艺参数为955℃/1.5h+720℃/78h+620℃/7h。
上述基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,具体实施步骤为:
步骤1,前期处理:
对零件进行工序检查,清洗表面杂质;
步骤2,固溶、时效处理:
随后对零件进行6次固溶+1次时效处理;
(1)固溶处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至955℃,保温1.5h,保温结束后充氩气0.3MPa冷却至80℃以下出炉;
(2)时效处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至720℃,保温7h,然后在炉内以50℃/h冷却至620℃,保温7h,保温结束后充氩气0.3MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤3,检查:
通过金相显微镜观察试件中δ相数量,并同时检测持久性能。
本实施例4中K4169合金6次固溶+1次时效处理金相组织图片如图2所示。从图2中可以看出,晶界上分布了大量的针状δ相,晶内也有少量的针状δ相分布。
实施例5
一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,该方法采用4次固溶处理+1次时效。具体工艺参数为955℃/1.2h+720℃/9h+620℃/9h。
上述基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,具体实施步骤为:
步骤1,前期处理:
对零件进行工序检查,清洗表面杂质;
步骤2,固溶、时效处理:
随后对零件进行4次固溶+1次时效处理;
(1)固溶处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至955℃,保温1.2h,保温结束后充氩气0.4MPa冷却至80℃以下出炉;
(2)时效处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至720℃,保温9h,然后在炉内以50℃/h冷却至620℃,保温9h,保温结束后充氩气0.4MPa冷却至80℃以下出炉;
步骤3,检查:
通过金相显微镜观察试件中δ相数量,并同时检测持久性能。
本实施例5中持久性试验结果显示为56小时,但同样金相组织图片显示,晶界上分布了大量的针状δ相,晶内也有少量的针状δ相分布。
Claims (3)
1.一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,前期处理:
对零件进行工序检查,清洗表面杂质;
步骤2,固溶、时效处理:
(1)固溶处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至955℃,保温1~1.5h,然后充氩气冷却至80℃以下出炉;
(2)时效处理:零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至720℃,保温7~9h,然后以50℃/h随炉冷却至620℃,保温7~9h,后充氩气冷却至80℃以下出炉;
步骤3,真空热处理:
零件室温装入真空气淬炉,抽真空至真空室压强至0.13Pa以下,随炉升温至1000~1100℃,保温2~3h,然后充氩气冷却至80℃以下出炉;
步骤4:
重复进行步骤2的固溶+时效处理;
步骤5,检查:
观察试件中δ相数量,并同时检测持久性能。
2.根据权利要求1所述的一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,其特征在于,所述步骤2-4中,充入氩气的压力为0.2~0.4MPa。
3.根据权利要求1所述的一种基于热处理改善的涡轮后机匣铸件的延寿方法,其特征在于,所述步骤2中,固溶处理次数为1~6次。
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PB01 | Publication | ||
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