CN111069496B - 一种gh4738合金匀晶环锻件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及GH4738合金成形技术领域，尤其涉及一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法。该制备方法包括以下步骤：对GH4738合金坯料依次进行镦饼、冲孔、环轧、固溶处理和时效处理，得到GH4738合金匀晶环锻件；所述环轧包括依次进行的预轧和终轧，所述预轧和终轧的开轧温度独立地为1075～1085℃，所述预轧和终轧过程中坯料温度在1040℃以上；所述预轧的变形量为25％以上，所述终轧的变形量为20～35％。本发明通过采用较高的环轧温度，并控制变形量，从而保证能够获得各个部位都能达到6级匀晶、级差≤2级要求的环锻件，特别适用于对组织性能要求较高的异形环锻件的制备。

Description

一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法
技术领域
本发明涉及GH4738合金成形技术领域，尤其涉及一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法。
背景技术
GH4738合金是一种Ni-Cr-Co基沉淀硬化型变形高温合金，具有较好的强韧性匹配，即在高强度条件下具有足够的韧性，同时表现出很低的裂纹扩展速率，且具有良好的组织和性能稳定性，在760～870℃具有较高的屈服强度和抗疲劳性能，适用于制作涡轮盘工作叶片等高温部件，在地面烟机和先进航空发动机中都有广泛应用。
目前，GH4738合金环件主要采用模锻方法制备，如中国专利CN106623743A公开了一种GH4738合金模锻件及其制备方法，采用镦饼(1040℃-1060℃)+预锻(1040℃-1060℃)+终锻(1050℃-1060℃)的方法成形盘件，可以获得低应力匀晶组织的锻件；又如中国专利CN103341586A公开了一种实现GH4738镍基高温合金涡轮盘成形方法，采用镦饼+模锻成形(1060℃-1120℃)的方式成形，该成形方式主要强调成形过程，最终并未获得所有区域均为匀晶的组织。
上述制备方法采用的均为模锻，而模锻一般是轴向变形，对于直径较大的环件，模锻很难达到成形的效果，对于异形环件(截面形状非矩形)成形则更加困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法，适用于环形锻件的制备，尤其适用于异形环锻件的制备，且制备的锻件晶粒度为6级匀晶、级差≤2级。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法，包括以下步骤：对GH4738合金坯料依次进行镦饼、冲孔、环轧、固溶处理和时效处理，得到GH4738合金匀晶环锻件；
所述环轧包括依次进行的预轧和终轧，所述预轧和终轧的开轧温度独立地为1075～1085℃，所述预轧和终轧过程中坯料温度在1040℃以上；所述预轧的变形量为25％以上，所述终轧的变形量为20～35％。
优选的，所述预轧的变形量为25～50％。
优选的，所述预轧和终轧时，轧辊的温度独立地为250～350℃。
优选的，所述镦饼的温度为1080～1100℃，镦饼时轧辊的温度为250～350℃。
优选的，所述镦饼的变形量为40～50％。
优选的，所述镦饼在液压机上进行，所述液压机的下压速度为2～5mm/s。
优选的，所述冲孔的温度为1080～1100℃，冲孔时轧辊的温度为300～350℃。
优选的，所述固溶处理的温度为1030℃，保温时间为4h。
优选的，所述时效处理包括依次进行的第一时效处理和第二时效处理，所述第一时效处理的温度为845℃，保温时间为4h；所述第二时效处理的温度为760℃，保温时间为16h。
优选的，所述环轧采用的设备为环轧机，所述环轧机的主辊转速为0.3～1rad/s，芯辊进给速度为0.8～1.5mm/s。
本发明提供了一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法，包括以下步骤：对GH4738合金坯料依次进行镦饼、冲孔、环轧、固溶处理和时效处理，得到GH4738合金匀晶环锻件；所述环轧包括依次进行的预轧和终轧，所述预轧和终轧的开轧温度独立地为1075～1085℃，所述预轧和终轧过程中坯料温度在1040℃以上；所述预轧的变形量为25％以上，所述终轧的变形量为20～35％。本发明通过采用较高的环轧温度，并控制变形量，使得在环轧过程中合金能够完成充分再结晶的过程，从而保证能够获得各个部位都能达到6级匀晶、级差≤2级要求的环锻件，特别适用于对组织性能要求较高的异形环锻件的制备。
附图说明
图1为实施例1冲孔后坯料的尺寸示意图；
图2为实施例1预轧第一火后坯料的尺寸示意图；
图3为实施例1预轧第二火后坯料的尺寸示意图；
图4为实施例1终轧后锻件尺寸示意图；
图1～图4中所示尺寸的单位为mm；
图5为实施例1最终锻件的组织图；
图6为实施例2最终锻件的组织图
图7为对比例1最终锻件的组织图。
具体实施方式
本发明提供了一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法，包括以下步骤：
对GH4738合金坯料依次进行镦饼、冲孔、环轧、固溶处理和时效处理，得到GH4738合金匀晶环锻件；
所述环轧包括依次进行的预轧和终轧，所述预轧和终轧的开轧温度独立地为1075～1085℃，所述预轧和终轧过程中坯料温度在1040℃以上；所述预轧的变形量为25％以上，所述终轧的变形量为20～35％。
本发明对GH4738合金坯料进行镦饼。本发明对所述GH4738合金坯料的规格没有特殊要求，本领域技术人员可根据实际需要进行选择。在本发明中，所述镦饼优选在液压机上进行，所述镦饼的温度优选为1080～1100℃，更优选为1085～1095℃；镦饼时轧辊的温度优选为250～350℃，更优选为270～330℃；所述液压机的下压速度优选为2～5mm/s，更优选为3mm/s。在本发明中，所述镦饼的变形量优选为40～45％。在本发明中，所述镦饼的变形量＝1-(镦饼后的厚度÷镦饼前的厚度)。
完成所述镦饼后，本发明对镦饼后所得坯料进行冲孔。在本发明中，所述冲孔的温度优选为1080～1100℃，更优选为1085～1095℃；冲孔时轧辊的温度优选为300～350℃，更优选为320～340℃。在本发明中，所述冲孔优选在液压机上进行，所述液压机的下压速度优选为8～12mm/s，更优选为10mm/s。本发明对冲孔的孔径大小没有特殊限定，优选根据实际情况进行选择。
完成所述冲孔后，本发明对冲孔后所得坯料进行环轧。在本发明中，所述环轧包括依次进行的预轧和终轧。
在本发明中，所述预轧的开轧温度为1075～1085℃，所述预轧过程中坯料温度在1040℃以上；所述预轧的变形量为25％以上，优选为25～50％，更优选为40～50％。在本发明中，所述预轧采用的设备优选为环轧机。在本发明中，所述环轧机的主辊转速优选为0.3～1rad/s，更优选为0.4～0.6rad/s，最优选为0.5rad/s，芯辊进给速度优选为0.8～1.5mm/s，更优选为1mm/s。在本发明中，所述预轧优选为单火次轧制；当温降过大，单火次轧制无法满足变形量要求时，可采用多火次轧制。当采用多火次轧制时，本发明对每火次的轧制变形量没有特殊要求，优选由环轧机的进给速度和坯料的温降情况确定。本发明进行预轧的作用是降低最后终轧时的变形量。
完成预轧后，本发明进行终轧。在本发明中，所述终轧的开轧温度为1075～1085℃，所述终轧过程中坯料温度在1040℃以上；所述终轧的变形量为20～35％，优选为25～30％。在本发明中，所述终轧优选为单火次轧制；所述终轧采用的设备优选为环轧机。终轧过程中，所述环轧机的主辊转速优选为0.5rad/s，芯辊进给速度优选为1mm/s。在本发明中，所述终轧优选为单火次轧制。
本发明所述预轧和终轧的变形量的计算公式为：变形量＝1-(变形后环件的厚度÷变形前环件的厚度)。
本发明通过采用较高的预轧和终轧温度，并控制变形量，使得在环轧过程中合金能够完成充分再结晶的过程，从而保证能够获得各个部位都能达到6级匀晶、级差≤2级要求的环锻件。
终轧后，本发明优选还包括对终轧后所得环件进行粗加工。本发明对所述粗加工的过程没有特殊要求，选择本领域熟知的粗加工过程使其尺寸符合目标环锻件的要求即可。
得到终轧后的环件后，本发明对其进行固溶处理和时效处理，得到GH4738合金匀晶环锻件。在本发明中，所述固溶处理的温度优选为1030℃，保温时间优选为4h；所述时效处理优选包括依次进行的第一时效处理和第二时效处理，所述第一时效处理的温度优选为845℃，保温时间优选为4h；所述第二时效处理的温度优选为760℃，保温时间优选为16h。本发明优选自第一时效处理的温度冷却至第二时效处理的温度，本发明对所述冷却的速率没有特殊要求，在本发明的实施例中，具体以60℃/min的速率冷却至第二时效处理的温度。本发明所述固溶处理和时效处理起到合金元素均匀化和析出强化相的作用，有利于提高目标环锻件在使用过程中的强度。
下面结合实施例对本发明提供的GH4738合金匀晶环锻件的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
制备异形环锻件，具体步骤为：
在1085℃进行镦饼，使GH4738合金坯料由Φ150*241mm变形51％，轧辊温度275℃，镦饼过程在液压机上进行，液压机下压速度为3mm/s，并在1085℃下进行冲孔，孔径Φ190mm，冲孔过程在液压机上进行，液压机下压速度为10mm/s，轧辊温度300℃；镦饼冲孔后所得坯料的尺寸如图1所示；
两火预轧，第一火开轧温度为1082℃，轧辊温度300℃，第二火开轧温度1080℃，轧辊温度280℃，预轧过程在环轧机上进行，主辊转速为0.5rad/s，芯辊进给速度为1mm/s，第一火变形量34.8％，第二火变形量25.3％；预轧过程坯料温度不低于1040℃；预轧第一火后的尺寸如图2所示，预轧第二火后的尺寸如图3所示；
终轧，在1080℃进行终轧，锻件最终成形；轧辊温度290℃，终轧过程在环轧机上进行，主辊转速为0.5rad/s，芯辊进给速度为1mm/s，变形量为24.1％；终轧后环件尺寸如图4所示；
粗加工；
固溶处理，锻件在1030℃/4h进行固溶处理，然后进行双时效处理，第一时效为845℃/4h，再以60℃/min冷却到760℃保温16h进行第二时效，得到异形环锻件。
对最终得到的异形环锻件进行组织观察，结果如图5所示，由图5可知，经本发明方法制备的环锻件晶粒均匀，晶粒度为6级匀晶且满足级差≤2级。
实施例2
制备异形环锻件，具体步骤为：
在1082℃进行镦饼，使GH4738合金坯料由Φ149*193mm变形47.9％，轧辊温度305℃，镦饼过程在液压机上进行，液压机下压速度为3mm/s，并在1082℃下进行冲孔，孔径Φ190mm，冲孔过程在液压机上进行，液压机下压速度为10mm/s，轧辊温度305℃；
一火预轧，开轧温度为1081℃，轧辊温度301℃，预轧过程在环轧机上进行，主辊转速为0.5rad/s，芯辊进给速度为1mm/s，变形量为35.1％；预轧过程坯料温度不低于1040℃；
终轧，在1079℃进行终轧，锻件最终成形；轧辊温度275℃，终轧过程在环轧机上进行，主辊转速为0.5rad/s，芯辊进给速度为1mm/s，变形量为30.2％；
粗加工；
固溶处理，锻件在1030℃/4h进行固溶处理，然后进行双时效处理，第一时效为845℃/4h，再以60℃/min冷却到760℃保温16h进行第二时效，得到异形环锻件。
对最终得到的异形环锻件进行组织观察，结果如图6所示，由图6可知，经本发明方法制备的环锻件晶粒均匀，晶粒度为6级匀晶且满足级差≤2级。
对比例1
与实施例1的不同之处在于镦饼冲孔的温度为1060℃，两火预轧的开轧温度均为1060℃，终轧温度为1060℃，其余同实施例1。
对最终得到的异形环锻件进行组织观察，结果如图7所示，由图7可知，所获得锻件组织为混晶。
由以上实施例和对比例可知，本发明提供了一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法，通过采用较高的环轧温度，并控制变形量，使得在环轧过程中合金能够完成充分再结晶的过程，从而保证能够获得各个部位都能达到6级匀晶、级差≤2级要求的环锻件，特别适用于对组织性能要求较高的异形环锻件的制备。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种GH4738合金匀晶环锻件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对GH4738合金坯料依次进行镦饼、冲孔、环轧、固溶处理和时效处理，得到GH4738合金匀晶环锻件；
所述环轧包括依次进行的预轧和终轧，所述预轧和终轧的开轧温度独立地为1075～1085℃，所述预轧和终轧过程中坯料温度在1040℃以上；所述预轧的变形量为25％以上，所述终轧的变形量为20～35％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预轧的变形量为25～50％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预轧和终轧时，轧辊的温度独立地为250～350℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镦饼的温度为1080～1100℃，镦饼时轧辊的温度为250～350℃。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述镦饼的变形量为40～50％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述镦饼在液压机上进行，所述液压机的下压速度为2～5mm/s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冲孔的温度为1080～1100℃，冲孔时轧辊的温度为300～350℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为1030℃，保温时间为4h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理包括依次进行的第一时效处理和第二时效处理，所述第一时效处理的温度为845℃，保温时间为4h；所述第二时效处理的温度为760℃，保温时间为16h。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环轧采用的设备为环轧机，所述环轧机的主辊转速为0.3～1rad/s，芯辊进给速度为0.8～1.5mm/s。
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