CN111304567A - 一种形变热处理生产gh4169细晶棒材的方法 - Google Patents

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李建杰
沈海军
陈国胜
张思允
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王国栋
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Abstract

本发明公开了一种形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，先加工中间坯料棒材，预留15％～45％的变形量；对中间坯料进行退火处理；之后对中间坯料经多道次冷拉变形至成品规格；最后成品棒材进行再结晶处理。本发明生产的Φ20mm及以下规格的GH4169合金棒材，棒材平均晶粒度可以获得7级细晶或更好水平，同时不产生缺口持久敏感性。

Description

一种形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法
技术领域
本发明属于金属材料制造领域，特别涉及一种形变热处理生产GH4169细晶棒材的制造方法。
背景技术
GH4169合金为一种以体心四方γ″和面心立方γ′为主要强化相的镍-铬-铁基高温合金。该合金在-196℃至650℃具有很高的强度、良好的塑性、热加工性能和焊接性能好等优点，广泛应用于航空、航天、石油、核电、化工等领域。
随着航空、航天工业的发展，为提高零部件的使用寿命，要求材料除了有较高强度外，要求有良好的抗疲劳性能和无缺口敏感性。为获得这些性能，要求合金具有细晶组织(6级或更细)，以获得良好的高周疲劳性能；同时有适量的δ相，消除棒材的缺口持久敏感性。但该合金的特点是对热加工工艺参数(如热加工温度、变形量、变形速率、热处理温度、热处理时间等)非常敏感。对于不同规格尺寸的棒材来说，采用传统的固溶+冷拉的加工方法，获得全截面无缺口敏感性的小棒材具有较高的难度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种利用形变热处理，生产较小规格的高温合金GH4169细晶棒材的制造方法，生产Φ20mm及以下规格的GH4169合金棒材，棒材晶粒度可以获得7级或更好水平，同时不产生缺口持久敏感性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，包括以下步骤：
(1)加工中间坯料棒材，预留15％～45％的变形量；
(2)对中间坯料进行退火处理；
(3)对中间坯料经多道次冷拉变形至成品规格；
(4)成品棒材进行再结晶处理。
进一步的，步骤(1)中加工中间坯料棒材采用热加工或冷加工的方法进行。
进一步的，步骤(2)中退火处理采用空冷或水冷。
进一步的，步骤(2)中退火处理的处理温度为1020～1050℃，保温时间为坯料到温后5～30分钟。
进一步的，步骤(3)中为先轧头再冷拉变形，冷拉变形的次数为2～8次。。
进一步的，步骤(4)中再结晶处理的处理温度为940～970℃，保温时间为30～60分钟。
本发明的有益技术效果为：中间坯料热处理后，可有效消除前道次应力，有利于后续进行冷变形处理，同时控制热处理时间和温度，晶粒不充分长大。通过冷拉变形工艺，在坯料内部积累大型的形变能，通过在合适温度下进行再结晶处理，获得细小晶粒的再结晶组织，同时析出合适数量的δ相，消除棒材的缺口持久敏感性。
附图说明
图1为实施例2GH4169棒材坯料再结晶热处理前的晶粒组织金相照片。
图2是实施例2GH4169成品棒材950℃保温60分钟后完成再结晶的晶粒组织金相照片。
图3是实施例2GH4169成品棒材950℃保温60分钟后析出的δ相形貌电镜照片，该相形态可以有效消除棒材的缺口持久敏感性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
(1)根据成品Φ14mm棒材规格，采用热轧方式获得Φ18mm中间坯料棒材。
(2)中间坯料进行退火处理，处理温度为1040±10℃，保温时间为坯料到温后15分钟，水冷。
(3)中间坯料先轧头再冷变形，分4道次(每道次变形量约10％)冷拉变形至成品规格，总变形量为39.5％。
(4)成品棒材进行再结晶处理，处理温度为955℃，保温时间为60分钟，空冷。
通过上述工艺制备的Φ14mm棒材，可以获得平均晶粒度为7级的细晶组织，同时存在合适数量的δ相，经650℃/725MPa的组合持久试验，无缺口持久敏感性。
实施例2
(1)根据成品Φ6mm规格，采用热轧方式获得Φ12mm坯料，然后采用多道次冷拉至Φ8mm的中间坯料。
(2)Φ8mm中间坯料进行退火处理，处理温度为1020±10℃，保温时间为坯料到温后10分钟，空冷。
(3)中间坯料先轧头再冷变形，分4道次(每道次变形量10～12％)冷拉变形至成品规格，总变形量为44％。
(4)成品棒材进行再结晶处理，处理温度为965℃，保温时间为60分钟，空冷。
图1为上述工艺制备的GH4169棒材再结晶热处理前的晶粒组织金相照片，为5.5级左右的变形晶粒组织，基本没有δ相析出。
图2是上述工艺制备的GH4169成品棒材950℃保温60分钟后完成再结晶的晶粒组织金相照片，平均晶粒度为7级的细晶组织。
图3是上述工艺制备的GH4169成品棒材950℃保温60分钟后析出的δ相形貌电镜照片，这些δ相有钉扎强化晶界作用，避免棒材出现缺口持久敏感性。
综上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)加工中间坯料棒材，预留15％～45％的变形量；
(2)对中间坯料进行退火处理；
(3)对中间坯料经多道次冷拉变形至成品规格；
(4)成品棒材进行再结晶处理。
2.根据权利要求1所述的形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，其特征在于：所述步骤(1)中加工中间坯料棒材采用热加工或冷加工的方法进行。
3.根据权利要求1所述的形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，其特征在于：所述步骤(2)中退火处理采用空冷或水冷。
4.根据权利要求1所述的形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，其特征在于：所述步骤(2)中退火处理的处理温度为1020～1050℃，保温时间为坯料到温后5～30分钟。
5.根据权利要求1所述的形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，其特征在于：所述步骤(3)为先轧头再冷拉变形，冷拉变形的次数为2～8次。
6.根据权利要求1所述的形变热处理生产GH4169细晶棒材的方法，其特征在于：所述步骤(4)中再结晶处理的处理温度为940～970℃，保温时间为30～60分钟。
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