CN111974921A - 一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其是采用55CrNiMoV7材质的预锻模具和终锻模具对TC17合金棒料进行锻造，工艺方法包括以下步骤：对TC17合金棒料进行锻前加热，并将加热的棒料置于预锻模具中进行预锻，并获得预制坯；对预制坯进行锻前加热，加热过程采用软包套，将加热的预制坯置于终锻模具中进行压制锻造成预期锻件；对预期锻件进行风冷；最后将风冷的锻件进行热处理。本发明利用普通模具β锻即可使得TC17合金加工成满足发动机型号标准要求的优质TC17合金锻件，锻件具有较强的力学性能和金相组织，降低了锻造成本。

Description

一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法
技术领域
本发明涉及TC17合金锻造技术领域，特别是涉及一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法。
背景技术
在TC17合金轮盘锻件的制造方面，目前采用的是β等温模锻或β热模锻工艺成形。等温模锻对模具材料要求极高，模具通常采用镍基、钴基或钼基铸造高温合金制造，制造费用巨大。且等温模锻操作灵活性差、生产效率低，生产率为普通模锻生产率的1/2-1/3。热模锻虽对模具材料要求相对降低，但模具制造费用相比普通锻造模具仍然偏高，且存在操作灵活性差、生产周期长、锻件锻造成本较高的问题。随着国内发动机型号研制的深入，低成本、优质、高效的模锻成形方式成为需要大力开发的方向。
发明内容
为了克服现有技术中存在的模具制造成本高、锻造操作灵活性差以及生产效率低的不足，本发明的目的是提供了一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，采用普通模具β锻+精确制坯+软包套+变速压制的成形方法，能够生产出力学性能、金相组织和超声波检测均满足发动机型号标准要求的优质TC17合金锻件。
本发明的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，包括以下步骤：
(1)对TC17合金棒料进行锻前加热，并将加热的棒料置于预锻模具中进行预锻，并获得预制坯；
(2)对预制坯进行锻前加热，加热过程采用软包套，将加热的预制坯置于终锻模具中进行压制锻造成预期锻件；
(3)对预期锻件进行风冷；
(4)最后将风冷的锻件进行热处理；所述预锻模具和终锻模具均为55CrNiMoV7材质的普通锻造模具。
具体而言，在一些实施例中，本发明所述TC17棒料预热温度为Tβ-30℃～Tβ-50℃，炉温达到预热温度后保温，保温系数为0.6min/mm～1.0min/mm，Tβ为TC17合金的相变点温度。
具体而言，在一些实施例中，本发明所述预锻模具和终锻模具使用前采用水基石墨进行润滑，并预热。
优选地，所述预锻模具和终锻模具的预热温度为300℃～350℃。
优选地，步骤(1)将棒料进行预锻制坯过程中，坯料的变形量控制在40％-60％，且终锻温度≥700℃，坯料转移时间≤40s，锻后空冷。
具体而言，在一些实施例中，本发明步骤(2)对预制坯进行锻前加热，所述加热包括中温加热和高温加热，所述中温加热为Tβ-30℃～Tβ-50℃，所述高温加热温度为Tβ+20℃～Tβ+30℃，同时所述中温保温系数为0.6min/mm～1.0min/mm，高温加热保温系数为0.5min/mm～0.7min/mm。
优选地，步骤(2)将预制坯锻前加热处理后，进行软包套，包套时间控制在100s内完成，包套后入炉加热至Tβ+20℃～Tβ+30℃后保温10min出炉锻造，所述软包套材料为附着有高温粘结剂的硅酸铝纤维毡。
具体而言，在一些实施例中，本发明步骤(2)所述的压制锻造的终锻温度≥800℃，所述压制过程分2个阶段，第1阶段压制速度控制3mm/s～5mm/s，第2阶段压制速度控制0.5mm/s～2mm/s，总压制时间≤100s，坯料转移时间≤40s。
具体而言，在一些实施例中，本发明步骤(4)所述的热处理包括固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为788℃～816℃，锻件温度波动范围不应超过±14℃，保温4h±15min，然后以一定速度强制风冷或水冷至室温。锻件从加热炉内转移至强制风冷或水冷介质中的时间应不超过45s；所述时效处理的温度为602℃～685℃，锻件温度波动范围不应超过±8℃，保温8h±15min，然后空冷至室温。锻件在加热炉预热至选定的时效温度后入炉，不允许在中间温度停留，然后出炉后空冷。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用普通模具β锻即可使得TC17合金加工成满足发动机型号标准要求的优质TC17合金锻件，锻件具有较强的力学性能和金相组织，降低了锻造成本。
附图说明
图1为本发明实施例1中预制坯结构示意图；
图2为本发明实施例1中预期锻件结构示意图；
图3为本发明实施例1中制备的TC17合金锻件的显微结构。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，具体步骤如下：
(1)下料
将TC17合金
Figure BDA0002643556800000031
规格棒料棱角倒圆；
(2)坯料锻前加热：将棒材置于电阻炉中预热，预热温度为850℃±5℃，炉温达到预热温度后保温240min得到预热坯料，该TC17合金的相变点为895℃；
(3)对预热的棒材进行预锻获得预制坯：a)精确制坯：通过数值模拟优化设计预制坯形状，确保后续β锻变形过程等效塑性应变在0.7～1.2范围内，预制坯结构见图1；b)预制坯模具材料55CrNiMoV7，模具预热温度300℃～350℃，模具润滑采用水基石墨；c)预制坯锻造在我厂400MN液压机上分两火次完成，每火次变形量为45％，终锻温度725℃，坯料转移时间35s，锻后空冷；
(4)预制坯锻前加热：预制坯锻前在温度为850℃±5℃条件下进行加热，保温时间按0.8min/mm计算；然后在温度为920℃±5℃条件下进行加热，保温系数为0.5min/mm计算，预制坯保温时间完成后出炉用附着有高温粘结剂的硅酸铝纤维毡进行软包套，包套时间控制在100s内完成，包套后入炉加热至920℃±5℃后保温10min出炉锻造；
(5)终锻获得最终锻件：a)终锻用模具材料55CrNiMoV7，模具预热温度300℃～350℃，模具润滑采用水基石墨；b)终锻在我厂400MN液压机上一火完成，采用先快后慢的变速度分2个阶段进行压制。具体压制行程和速度控制：压制第1阶段：距零点250～60mm阶段，速度为5mm/s；压制第2阶段：距零点60～25mm阶段，速度为1mm/s。总压制时间为73s，终锻温度830℃，坯料转移时间38s，锻后采用专用工装进行风冷；
(6)锻件热处理：a)固溶处理：加热温度800±10℃，保温4h±15min，出炉快速水冷(转移时间43s)；时效处理：加热温度620±5℃，保温8h±15min，空冷。
按照上述步骤生产的TC17合金锻件，经检测各项力学性能、显微组织和超声波探伤均满足锻件型号标准要求，具体力学性能检测结果见表1，显微组织见图3。
表1
Figure BDA0002643556800000032
Figure BDA0002643556800000041
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对TC17合金棒料进行锻前加热，并将加热的棒料置于预锻模具中进行预锻，并获得预制坯；
(2)对预制坯进行锻前加热，加热过程采用软包套，将加热的预制坯置于终锻模具中进行压制锻造成预期锻件；
(3)对预期锻件进行风冷；
(4)最后将风冷的锻件进行热处理；
所述预锻模具和终锻模具均为55CrNiMoV7材质的普通锻造模具。
2.根据权利要求1所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，所述TC17棒料预热温度为Tβ-30℃～Tβ-50℃，炉温达到预热温度后保温，保温系数为0.6min/mm～1.0min/mm，Tβ为TC17合金的相变点温度。
3.根据权利要求1所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，所述预锻模具和终锻模具使用前采用水基石墨进行润滑，并预热。
4.根据权利要求3所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，所述预锻模具和终锻模具的预热温度为300℃～350℃。
5.根据权利要求3所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，步骤(1)将棒料进行预锻制坯过程中，坯料的变形量控制在40％-60％，且终锻温度≥700℃，坯料转移时间≤40s，锻后空冷。
6.根据权利要求1所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，步骤(2)对预制坯进行锻前加热，所述加热包括中温加热和高温加热，所述中温加热为Tβ-30℃～Tβ-50℃，所述高温加热温度为Tβ+20℃～Tβ+30℃，同时所述中温保温系数为0.6min/mm～1.0min/mm，高温加热保温系数为0.5min/mm～0.7min/mm。
7.根据权利要求6所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，步骤(2)将预制坯锻前加热处理后，进行软包套，包套时间控制在100s内完成，包套后入炉加热至Tβ+20℃～Tβ+30℃后保温10min出炉锻造，所述软包套材料为附着有高温粘结剂的硅酸铝纤维毡。
8.根据权利要求1所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，步骤(2)所述的压制终锻温度≥800℃，所述压制过程分2个阶段，第1阶段压制速度控制3mm/s～5mm/s，第2阶段压制速度控制0.5mm/s～2mm/s，总压制时间≤100s，坯料转移时间≤40s。
9.根据权利要求1所述的TC17合金的普通模具β锻的锻造方法，其特征在于，步骤(4)所述的热处理包括固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为788℃～816℃，保温4h±15min，出炉快速水冷；所述时效处理的温度为602℃～685℃，保温8h±15min，出炉后空冷。
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