CN111041393A - 一种使高温固溶镍基高温合金晶粒细化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属材料热加工领域，尤其涉及一种使高温固溶镍基高温合金晶粒细化的方法。本方法包括：对高温固溶镍基高温合金进行台阶化的固溶处理；对高温固溶镍基高温合金进行时效处理。本发明在原有高温固溶标准热处理制度的基础上，通过台阶化的固溶处理，解决了高温固溶镍基高温合金锻件标准热处理后晶粒度粗化的问题。

Description

一种使高温固溶镍基高温合金晶粒细化的方法
技术领域
本发明属于金属材料热加工领域，尤其涉及一种使高温固溶镍基高温合金晶粒细化的方法。
背景技术
镍基高温合金具有优良的拉伸、持久、蠕变强度和抗氧化性能，在航空、航天、工业燃气轮机中镍基合金主要应用于制造发动机用环形件、盘件、叶片等。随着当代航空、航天技术的迅猛发展，对镍基高温合金的性能指标提出了更高的要求。该类合金(例如：GH141、GH738、GH698)在实际生产过程中部分采用高温固溶热处理制度，高温固溶时晶粒易粗化。最终时效处理后晶粒度难以满足相关标准要求，导致产品性能不佳，造成产品合格率较低。
发明内容
本发明的目的：提供一种使高温固溶镍基高温合金晶粒细化的方法，解决高温固溶镍基高温合金锻件标准热处理后晶粒度粗化的问题。
本发明的技术方案：
第一方面，提供了一种使高温固溶镍基高温合金晶粒细化的方法，包括：
对高温固溶镍基高温合金进行台阶化的固溶处理；
对高温固溶镍基高温合金进行时效处理。
进一步地，对高温固溶镍基高温合金进行台阶化的固溶处理，具体包括：
在主要强化相析出峰上下50℃温度范围内保温第一时段；
在再结晶温度以上且在主要碳化物析出温度以下范围内保温第二时段；
在固溶温度下，保温固溶时间。
进一步地，第一时段和第二时段为1小时至2小时。
进一步地，在镍基高温合金为GH141合金的情况下，在固溶之前还包括退火处理。
进一步地，所述退火处理为台阶化的退火处理。
进一步地，所述台阶化的退火处理具体包括：
在主要强化相析出峰上下50℃温度范围内保温第三时段；
在再结晶温度以上且在主要碳化物析出温度以下范围内保温第四时段；
在退火温度下，保温退火时间。
进一步地，第三时段和第四时段为1小时至2小时。
进一步地，所述台阶化的退火处理具体包括：
在主要强化相析出峰温度下保温第三时段；
在主要碳化物析出温度下保温第四时段；
在退火温度下，保温退火时间。
本发明的有益效果：在原有高温固溶标准热处理制度的基础上，通过台阶化的固溶处理，解决了高温固溶镍基高温合金锻件标准热处理后晶粒度粗化的问题。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的热处理后的GH141镍基高温合金的晶粒组织图；
图2是根据现有技术的热处理后的GH141镍基高温合金的晶粒组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据高温固溶镍基高温合金强化相的析出、溶解规律，采用特殊的加热制度，防止该锻件在最终热处理后晶粒度粗化。其步骤为：
(1)固溶：对高温固溶镍基高温合金进行台阶化的固溶处理；具体可以在主要强化相析出峰上下50℃温度范围内保温第一时段，可以为1～2h，随炉升温至再结晶温度以上且在主要碳化物析出温度以下范围内保温第二时段，可以为1～2h，升温至固溶温度，保温固溶时间，出炉。
(2)时效：在时效温度下保温一定时间，出炉冷却。
尤其是当对高温固溶镍基高温合金固溶处理前有退火工序时，应对退火工序进行同样的台阶化加热处理。
台阶化退火包括：在主要强化相析出峰上下50℃温度范围内保温第三时段，可以为1～2h，随炉升温至再结晶温度以上且在主要碳化物析出温度以下范围内保温第四时段，可以为1～2h，升温至退火温度，保温一定时间，出炉。
实施例：
以下将结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步详细说明：
本实施例以某型发动机机匣GH141合金锻件为例，该合金的主要强化相为γ′相在≤1052℃析出，在900℃左右快速析出；再结晶温度≥1000℃；二次碳化物M6C在1080℃大量析出，当≥1120℃时快速溶解。标准热处理制度为：退火：1080±10℃，快淬，固溶：1120±10℃，0.5h，空冷，时效：900±10℃，1～4h，空冷。按上述方案确定的锻件合理的加热制度。其具体实施过程如下。
(1)退火：≤750℃入炉，炉温升至900±50℃保温1h，随炉升温至1030±30℃保温1h，随炉升温至1080℃保温1h，出炉风冷；
(2)固溶：≤750℃入炉，炉温升至900±50℃保温1h，随炉升温至1030±30℃保温1h，随炉升温至1120℃保温0.5h，出炉空冷；
(3)时效：≤900℃入炉，900℃保温4h，出炉空冷。
经该方案热处理后的某型发动机机匣锻件晶粒度整体3-2级，组织和性能指标均满足相关标准要求。
本发明通过在原有高温固溶标准热处理制度的基础上，根据镍基高温合金强化相的析出和溶解规律，在高温固溶过程中通过增加主要强化相γ′相析出峰温度附近加热台阶促进加热过程中主要强化相γ′相的大量析出，强化晶界与晶内，增加再结晶温度以上，二次碳化物析出温度以下的加热台阶促使锻造过程中未再结晶变形晶粒充分再结晶，使晶粒度均匀、细小，加之二次碳化物快速析出强化晶界，从而达到在最终高温固溶处理后晶粒度不超标的目的。采用这种方法有利于该合金产品的批量化稳定生产，大大提高了产品的合格率。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种使高温固溶镍基高温合金晶粒细化的方法，其特征在于，包括：
对高温固溶镍基高温合金进行台阶化的固溶处理；
对高温固溶镍基高温合金进行时效处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对高温固溶镍基高温合金进行台阶化的固溶处理，具体包括：
在主要强化相析出峰上下50℃温度范围内保温第一时段；
在再结晶温度以上且在主要碳化物析出温度以下范围内保温第二时段；
在固溶温度下，保温固溶时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一时段和第二时段为1小时至2小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在镍基高温合金为GH141合金的情况下，在固溶之前还包括退火处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述退火处理为台阶化的退火处理。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述台阶化的退火处理具体包括：
在主要强化相析出峰上下50℃温度范围内保温第三时段；
在再结晶温度以上且在主要碳化物析出温度以下范围内保温第四时段；
在退火温度下，保温退火时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第三时段和第四时段为1小时至2小时。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述台阶化的退火处理具体包括：
在主要强化相析出峰温度下保温第三时段；
在主要碳化物析出温度下保温第四时段；
在退火温度下，保温退火时间。
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