CN111139415B - 一种超高强度gh4169的成型方法 - Google Patents

一种超高强度gh4169的成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高强度GH4169的成型方法，其工艺步骤包括：1)墩拔锻造：进行两次40～70％变形量墩拔锻造；2)控温拔长：在920℃以上的再结晶温区内完成每火次40～70％变形量拔长；3)低温轧制：1010～1040℃的充分保温透热，然后升温至1070～1100℃，之后出炉轧制；4)冷拔加工：每道冷拔变形量控制在14～20％，调整应变速率为0.5～0.9s‑1。利用本发明公开的技术方案，通过工序设计、工艺参数的组合创新，可以获得11～12级晶粒度的优良冷加工组织，稳定获得了抗拉强度1530MPa以上的GH4169冷拉棒材，并成功量产。

Description

一种超高强度GH4169的成型方法
技术领域
本发明属于合金制造技术领域，具体涉及一种超高强度GH4169的成型方法。
背景技术
高温合金GH4169一般强度要求为≥1274MPa，国内多年来未实现1500MPa级超高强度GH4169的量产，难以满足美国宇航标准AMS5962A中高强螺栓用718合金(对应国标GH4169)的性能要求，相关超高强度产品基本依靠进口。
超高强度GH4169的工艺难点主要在于晶粒度控制，需要在冷热成型过程中严格控制变形工艺，逐级细化晶粒。
目前业内多数企业因设备老旧、工装欠缺、工艺设计不合理等原因，难以严格控制变形工艺，使得热加工过程中晶粒反复长大甚至混晶，最终遗传至冷加工工序，导致最终产品无法获得理想性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可获得11～12级晶粒度的优良冷加工组织的超高强度GH4169的成型方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种超高强度GH4169的成型方法，其工艺步骤包括：
一种超高强度GH4169的成型方法，其工艺步骤包括：
1)墩拔锻造：进行两次40～70％变形量墩拔锻造；
2)控温拔长：在920℃以上的再结晶温区内完成每火次40～70％变形量拔长；
3)低温轧制：1010～1040℃的充分保温透热，然后升温至1070～1100℃，之后出炉轧制；
4)冷拔加工：每道冷拔变形量控制在14～20％，调整应变速率为0.5～0.9s-1。
步骤3)低温轧制加工过程中，升温至1070～1100℃，升温时间为30～50分钟。
步骤4)冷拔加工过程中，选用温度940～980℃对超高强度GH4169进行退火。
所述的一种超高强度GH4169的成型方法，其具体步骤包括：
1)墩拔锻造：将重熔好的钢锭修磨锯切后入炉1090～1120℃加热，出炉后整体包棉，进行两次40～70％变形量墩拔锻造，并且在墩拔完成后立即进行空冷；
2)控温拔长：重新加热至1030℃长晶粒温度以下保温，在出炉时钢锭整体包裹可粘贴纤维棉，并在锻造过程采用保温工装(感应线圈补温的全过程保温装置)进行保温，确保整个锻造过程在920℃以上的再结晶温区内完成，每火次变形量控制在40～70％；
3)低温轧制：采用室式炉在1010～1040℃的温度范围内充分保温透热，然后转料至步进炉，在步进炉中升温至1070～1100℃，升温时间为30～50分钟，之后出炉轧制；
4)冷拔加工：选用大功率拉拔机，添加润滑剂，每道冷拔变形量控制在14～20％，控制拉拔速度，调整应变速率为0.5～0.9s-1，并选用温度940～980℃退火。
有益效果：
1)目前业内通行的锻造方法，都是采用锻锤锻造，不镦粗直接拔长；这会导致铸态偏析组织和碳化物不均匀，沿着产品流线方向呈带状分布，恶化最终产品性能；由于正常采用的锻造加热温度在长晶粒温度以上，每加热一个火次晶粒度会长大一次；普通锻造方法由于材料可锻温度窄降温快，锻造过程无法有效细化晶粒，锻材晶粒度一般在4级左右，且包含明显混晶，一方面会导致混晶遗传，另一方面会导致最终晶粒度级别不够；
采用压机两次墩拔，充分破碎铸态组织和碳化物，并且在墩拔完成后立即进行空冷，然后重新加热至1030℃长晶粒温度以下保温，确保加热过程中晶粒不长大，然后在出炉时钢锭整体包裹可粘贴纤维棉，并采用锻造过程保温工装进行过程保温，确保整个锻造过程在920℃以上的再结晶温区内完成，每火次变形量控制在40～70％，变形量充分且使变形穿透到心部，从而获得均匀细化的锻造组织。
与传统锻造方法的主要区别有以下几点：传统方法采用锻锤直接拔长，本方法采用压机反复墩拔；传统方法一次性锻造成型，本方法在墩拔完成后快速空冷再重新加热；传统方法在1100～1140℃长晶粒范围内加热，本方法采用1030℃长晶粒温度以下加热；传统方法不包棉或包裹普通保温棉，本方法整体包裹可粘贴纤维棉；传统方法不使用保温装置，本方法采用感应线圈补温的全过程保温装置实现控温锻造；传统方法不能在再结晶温区范围内完成充分变形，本方法借助保温棉和保温工装实现没火次在920℃以上40～70％变形量。
通过这种特殊锻造方法，可获得7～8级晶粒度且无混晶的优良锻造组织。
2)因GH4169变形抗力大，目前业内普遍采用的轧制加热工艺是使用步进炉在1130～1170℃范围内高温加热，这会导致锻坯晶粒度再次长大。
本方法采用分炉分段加热法，首先采用室式炉在1010～1040℃的温度范围内充分保温透热，在此温度范围内锻坯晶粒不长大；然后转料至步进炉，在步进炉中快速提温至1070～1100℃，提温时间为30～50分钟，避免晶粒明显长大，之后快速出炉轧制；
与传统轧制方法的区别主要在于：传统方法采用一次性加热，本方法采用分炉分段加热，传统方法在高温段长时间保温，本方法采用快速提温轧制；
通过这种特殊轧制方法，可获得9～10级晶粒度的优良轧制组织。
3)GH4169冷加工抗力大，传统方法对每道次的变形量和应变速率难以控制，道次变形量通常控制在8～13％，应变速率0.1～0.4s-1，因加工硬化严重下一道次难以拉拔，又必须进行1000～1040℃中间退火，温度太高会使晶粒重新长大。
本方法选用大功率拉拔机，每道变形量控制在14～20％，控制拉拔速度，调整应变速率为0.5～0.9s-1，并选用940～980℃中间退火，确保退火过程中晶粒不长大。
通过这种特殊冷加工方法，可获得11～12级晶粒度的优良冷加工组织。
利用本发明公开的技术方案，通过工序设计、工艺参数的组合创新，可以获得11～12级晶粒度的优良冷加工组织，稳定获得了抗拉强度1530MPa以上的GH4169冷拉棒材，并成功量产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法予以进一步地说明，但并不因此而限制本发明。
所述的一种超高强度GH4169的成型方法，其具体步骤包括：
1)墩拔锻造：将重熔好的钢锭修磨锯切后入炉1090～1120℃加热，出炉后整体包棉，进行两次40～70％变形量墩拔锻造，并且在墩拔完成后立即进行空冷；
2)控温拔长：重新加热至1030长晶粒温度以下保温，在出炉时钢锭整体包裹可粘贴纤维棉，并在锻造过程采用保温工装(感应线圈补温的全过程保温装置)进行保温，确保整个锻造过程在920℃以上的再结晶温区内完成，每火次变形量控制在40～70％；
3)低温轧制：采用室式炉在1010～1040℃的温度范围内充分保温透热，然后转料至步进炉，在步进炉中升温至1070～1100℃，升温时间为30～50分钟，之后出炉轧制；获得9～10级晶粒度的优良轧制组织；
4)冷拔加工：选用大功率拉拔机，添加润滑剂，每道冷拔变形量控制在14～20％，控制拉拔速度，调整应变速率为0.5～0.9s-1，并选用温度940～980℃退火；获得11～12级晶粒度的优良冷加工组织。
利用本申请技术方案获得的GH4169产品与传统工艺获得的GH4169性能比较如下：
Figure BDA0002318326520000061

Claims (3)

1.一种超高强度GH4169的成型方法，其工艺步骤包括：
1)墩拔锻造：将重熔好的钢锭修磨锯切后入炉1090～1120℃加热，出炉后整体包棉，进行两次40～70％变形量墩拔锻造，并且在墩拔完成后立即进行空冷；
2)控温拔长：重新加热至1030℃长晶粒温度以下保温，在出炉时钢锭整体包裹可粘贴纤维棉，并在锻造过程采用保温工装进行保温，确保整个锻造过程在920℃以上的再结晶温区内完成，每火次变形量控制在40～70％；
3)低温轧制：采用室式炉在1010～1040℃的温度范围内充分保温透热，然后转料至步进炉，在步进炉中升温至1070～1100℃，升温时间为30～50分钟，之后出炉轧制；
4)冷拔加工：每道冷拔变形量控制在14～20％，控制拉拔速度，调整应变速率为0.5～0.9s-1，并选用温度940～980℃退火。
2.根据权利要求1所述的一种超高强度GH4169的成型方法，其特征在于：步骤2)控温拔长加工过程中，所述的保温工装为感应线圈补温的全过程保温装置。
3.根据权利要求1所述的一种超高强度GH4169的成型方法，其特征在于：步骤4)冷拔加工过程中，添加润滑剂。
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