CN111235503A - 一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，属于镍基粗晶高温合金锻造工艺领域，其技术方案要点是包括以下步骤：S1、材料准备：根据产品尺寸，选定原材料规格，组织生产下料，取得坯料；S2、锻造：在1100℃‑1140℃的温度范围内对坯料进行镦粗并拔长，细化坯料的晶粒，之后工作人员对坯料进行一次探伤；S3、热处理：之后对坯料进行固溶处理强化锻件的晶体组织；S4、整形处理：热处理完成之后，将坯料切割成单件产品；S5、超声探伤：采用单晶平面探头对产品进行探伤作业，本发明的优点在于提高产品成材率，并且更加高效地利用原材料。

Description

一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法

技术领域

本发明涉及镍基粗晶高温合金锻造工艺领域，特别涉及一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法。

背景技术

镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同，分为：铁基高温合金，镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金。由于镍基合金本身具有优秀力学性能，在工业领域有广阔的应用前景。

随着高温合金在航天领域的推广运用，尤其是镍基高温合金高温零部件使用、极大地推动镍基高温合金的发展，与此同时，航天发动机零部件服役条件越来越复杂，对镍基高温合金的高温性能指标提出更苛刻的要求，目前各大航天厂要求的镍基高温合金具备高的强度、但又要求其高塑性，众所周知，强度和塑性是一对矛盾的指标，如何保证高温强度和塑性同时达标是目前整个行业亟需解决的问题，一种镍基粗晶合金(主要是俄制合金，属于粗晶合金)螺栓的900℃高温拉伸强度及塑性较高(抗拉强度要求≥425Mpa，延伸率要求≥30％)，查阅航材手册，该指标的提出近乎苛刻。常规锻造时，只能采用小设备生产，但采用小设备(通常为锻锤)生产时，由于冲击变形的原因，产品芯部容易开裂，成材率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，其优点在于提高产品成材率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，包括以下步骤：S1、材料准备：根据产品尺寸，选定原材料规格，组织生产下料，取得坯料；S2、锻造：在1100℃-1140℃的温度范围内对坯料进行镦粗并拔长，细化坯料的晶粒，之后工作人员对坯料进行一次探伤；S3、热处理：之后对坯料进行固溶处理强化锻件的晶体组织；S4、整形处理：热处理完成之后，将坯料切割成单件产品；S5、超声探伤：采用单晶平面探头对产品进行探伤作业。

进一步的，在步骤2中，保证坯料镦粗的变形量为30％。

进一步的，在步骤S2中，在镦粗过程中控制终锻温度≥900℃。

进一步的，在步骤S2中，坯料加热时间控制在25-50min。

进一步的，在步骤S3中，固溶处理的温度范围是1120℃±10℃。

进一步的，在步骤S3中，固溶处理时间根据坯料的厚度确定，固溶处理时间至少为50min。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过锻造和固溶处理，使锻件的动态在结晶更加充分，锻件组织更加均匀，提高原材料的成型率；

2.热处理之后，工作人员可以根据要求在坯料上整形出单件产品，降低后续机加余量，提高了原料的成材率；

3.采用单晶平面探头，节约了购买专用探头费用。

附图说明

图1是镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法的步骤示意图；

图2是坯料的示意图。

图中，1、坯料；2、产品。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，结合图1和图2所示，包括以下步骤：

S1、材料准备：根据产品2尺寸，选定原材料规格，组织生产下料，取得坯料1；

S2、锻造：首先对坯料1加热，加热时间控制在25-50min，在1100℃-1140℃的温度范围内对坯料1镦粗并拔长。在镦粗和拔长的过程中，坯件的晶体组织经过破碎再结晶的过程中，有利于坯件的晶体组织更加均匀，有利于提高其坯件的力学性能。

在锻造的过程中，不可避免会遇到坯件温度下降的情况，但是温度过低会导致坯件的组织发生变化，所以在镦粗过程中控制终锻温度≥900℃。

当锻造完成之后，工作人员对坯料1进行一次探伤，最大限度减少后续探伤盲区。

S3、热处理：之后对坯料1进行固溶处理强化锻件的晶体组织。其中固溶处理强化的温度范围设定为1120℃±10℃，加热时间根据坯件的厚度决定，即坯件越厚加热时间越长，但是加热时间至少维持50min。为了保证合金中的过剩相充分融入到原有的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金的强度与硬度增加。

S4、整形处理：热处理完成之后，将坯料1切割成单件产品2，本实施例切割为截面为方形的产品2(如图2所示)，工作人员可以根据实际的情况，切割成不同形状的产品2。成材率＝交付重量/下料重量，传统生产成材率＝0.3/4＝7.5％，优化生产成材率＝2.7/15.2＝18％。

S5、超声探伤：采用单晶平面探头对产品2进行探伤作业。采用单晶平面探头，节约了购买专用探头费用(单个探头预计费用为5万元)。

在优化工艺方案的同时，保证产品2和坯料1组织性能，提高产品2质量及成材率，有利于产品2的生产可推广运用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、材料准备：根据产品(2)尺寸，选定原材料规格，组织生产下料，取得坯料(1)；

S2、锻造：在1100℃-1140℃的温度范围内对坯料(1)进行镦粗并拔长，细化坯料(1)的晶粒，之后工作人员对坯料(1)进行一次探伤；

S3、热处理：之后对坯料(1)进行固溶处理强化锻件的晶体组织；

S4、整形处理：热处理完成之后，将坯料(1)切割成单件产品(2)；

S5、超声探伤：采用单晶平面探头对产品(2)进行探伤作业。

2.根据权利要求1所述的一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，其特征在于：在步骤2中，保证坯料(1)镦粗的变形量为30％。

3.根据权利要求2所述的一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，其特征在于：在步骤S2中，在镦粗过程中控制终锻温度≥900℃。

4.根据权利要求1所述的一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，其特征在于：在步骤S2中，坯料(1)加热时间控制在25-50min。

5.根据权利要求1所述的一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，其特征在于：在步骤S3中，固溶处理的温度范围是1120℃±10℃。

6.根据权利要求5所述的一种镍基粗晶高温合金质量提升及节材方法，其特征在于：在步骤S3中，固溶处理时间根据坯料(1)的厚度确定，固溶处理时间至少为50min。

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