发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种尺寸精度高,表面质量好、性能优越、组织均匀的弹簧丝用GH4169高温合金丝材的冷加工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:弹簧丝用GH4169高温合金丝材的冷加工方法,包括如下步骤:a、将直径φ8mm~φ10mm的GH4169热轧棒材置于电阻炉中进行固溶处理,固溶处理温度范围为980℃~1020℃,保温时间范围为30~60min;b、将步骤a中的处理后的材料置于酸液中浸泡进行酸洗,去除表面氧化层,然后取出用水冲洗后干燥,其中,酸洗液由HNO3、HCl和H2O混合制成;c、对步骤b中酸洗后的材料进行旋锻拉拔,所述旋锻拉拔的总变形量为30%~45%,旋锻送进速度为1~10mm/s;d、将步骤c中所述材料置于电阻炉中进行退火热处理,去除加工应力,退火温度范围为960℃~1000℃,保温时间范围为20min~60min;e、将步骤d中处理后的材料置于酸液中浸泡进行酸洗,去除表面氧化层,取出用水冲洗后干燥,其中酸洗液由HNO3、HCl和H2O混合制成;f、将步骤e中处理后的材料再重复步骤c至步骤e共计1至3次,然后进行总变形量≤25%的旋锻拉拔作为终变形,旋锻送进速度为1~6mm/s;g、将步骤f中所述材料重复步骤d和步骤e,再进行张力矫直,并最终得到直径为φ3mm~φ4mm的GH4169高温合金弹簧丝。
进一步的是,步骤b中,HNO3、HCl和H2O按照1:3:4的体积比混合制成。
进一步的是,步骤c中,采用旋锻机对步骤b中所述材料进行旋锻拉拔。
进一步的是,步骤e中,酸洗液由HNO3、HCl和H2O按照1:3:4的体积比混合制成。
本发明的有益效果是:本发明采用旋锻拉拔的冷加工工艺取代传统的固定模拉拔工艺,可以减少变形道次,缩短工艺流程,提高生产效率,降低生产成本,并减轻加工过程中的材料表面的加工硬化,使产品力学性能均匀,旋锻加工生产的出的丝材外观尺寸精确,表面质量高。采用本发明的方法生产的弹簧用GH4169高温合金丝材外观尺寸精度为±0.03mm。室温条件下抗拉强度≥1300MPa,屈服强度≥1100MPa,,断后延伸率≥12%,断面收缩率≥20%,满足航空航天紧固件用棒材的使用技术要求。本发明尤其适用于制备弹簧丝用GH4169高温合金丝材之中。
具体实施方式
弹簧丝用GH4169高温合金丝材的冷加工方法,包括如下步骤:a、将直径φ8mm~φ10mm的GH4169热轧棒材置于电阻炉中进行固溶处理,固溶处理温度范围为980℃~1020℃,保温时间范围为30~60min;b、将步骤a中的处理后的材料置于酸液中浸泡进行酸洗,去除表面氧化层,然后取出用水冲洗后干燥,其中,酸洗液由HNO3、HCl和H2O混合制成;c、对步骤b中酸洗后的材料进行旋锻拉拔,所述旋锻拉拔的总变形量为30%~45%,旋锻送进速度为1~10mm/s;d、将步骤c中所述材料置于电阻炉中进行退火热处理,去除加工应力,退火温度范围为960℃~1000℃,保温时间范围为20min~60min;e、将步骤d中处理后的材料置于酸液中浸泡进行酸洗,去除表面氧化层,取出用水冲洗后干燥,其中酸洗液由HNO3、HCl和H2O混合制成;f、将步骤e中处理后的材料再重复步骤c至步骤e共计1至3次,然后进行总变形量≤25%的旋锻拉拔作为终变形,旋锻送进速度为1~6mm/s;g、将步骤f中所述材料重复步骤d和步骤e,再进行张力矫直,并最终得到直径为φ3mm~φ4mm的GH4169高温合金弹簧丝。其中,各道次的变形量计算公式为:ε=(S0-S1)÷S0×100%,S0代表旋锻前棒材的横截面积,S1代表旋锻后棒材的横截面积。
本发明工艺简洁、成品质量稳定、低成本的弹簧用高温合金丝材的精密冷加工工艺,采用该方法制备的GH4169合金弹簧用丝材的尺寸精度高,表面质量好、性能优越、组织均匀。本发明制得的GH4169合金弹簧用丝材可应用于制备规格为φ2.0mm~φ4.0mm的弹簧丝用GH4169高温合金线材产品。
作为对工艺过程的进一步优选,从而获得更佳的加工品质,优选这样的方案:一、步骤b中,优选HNO3、HCl和H2O按照1:3:4的体积比混合制成。二、步骤c中,有优选采用旋锻机对步骤b中所述材料进行旋锻拉拔。三、步骤e中,酸洗液由HNO3、HCl和H2O按照1:3:4的体积比混合制成。
实施例
实施例1
对直径φ8.3mm的固溶态GH4169热轧棒材进行3道次旋锻,得到直径φ4mm的弹簧丝用GH4169合金丝材。步骤如下:
a、将φ8.3mm热轧棒材置于热处理炉中进行固溶处理,固溶后的棒材空冷至室温;所述固溶处理的温度为1000℃,固溶处理的保温时间为60min;
b、将步骤a所述的固溶处理后的φ8.3mm棒材坯料置于酸洗液中浸泡15min,去除表面氧化层,取出用水冲洗后干燥,保持坯料表面光洁,其中酸洗液由HNO3、HCl和H2O按照1:3:4的体积比混合制成;
c、将步骤b所述的酸洗后的丝材坯料进行旋锻,旋锻送进速度为8mm/s,变形量为44%,得到直径φ6.2mm的丝材坯料;
d、将步骤c所述的酸洗后的丝材坯料进行退火软化,去除应力,退火温度在980℃,保温时间10min;
e、将步骤d退火处理后的φ6.2mm的丝材坯料重复步骤b中的酸洗,去除表面氧化层;
f、将步骤e酸洗后的φ6.2mm丝材坯料再进行旋锻,旋锻送进速度为8mm/s,变形量为45%,得到直径φ4.6mm的GH4169合金丝材坯料;然后将得到的所述直径φ4.6mm的丝材坯料再进行旋锻,旋锻送进速度为8mm/s,变形量为22%,得到直径φ4.0mm的GH4169合金丝材坯料;
g、将得到的直径φ4.0mm的丝材坯料重复d和步骤e进行退火和酸洗,并进行张力矫直,得到直径φ4.0mm的弹簧丝用GH4169高温合金丝材。
本实施例制备的φ4.0mm的GH4169合金棒材经时效热处理后性能测试结果见表1。
表1 GH4169合金φ10mm棒材经时效热处理后性能检测结果
其中,GH4169合金丝材时效热处理制度为:720±10℃,保温8h,以(50±10)℃/h冷却速率冷却至620±10℃,保温8h,空冷。
由表1可知,实施例1制备的直径为4mm的弹簧丝用GH4169合金丝材尺寸精度高、组织晶粒度细小均匀、力学性能优异,可满足弹簧丝用丝材使用技术要求。
实施例2
对直径φ8.3mm的固溶态GH4169热轧棒材进行4道次旋锻,得到直径φ3mm的弹簧丝用GH4169合金丝材。步骤如下:
a、将φ8.3mm热轧棒材置于热处理炉中进行固溶处理,固溶后的棒材空冷至室温;所述固溶处理的温度为1000℃,固溶处理的保温时间为60min;
b、将步骤a所述的固溶处理后的φ8.3mm棒材坯料置于酸洗液中浸泡15min,去除表面氧化层,取出用水冲洗后干燥,保持坯料表面光洁,其中酸洗液由HNO3、HCl和H2O按照1:3:4的体积比混合制成;
c、将步骤b所述的酸洗后的丝材坯料进行旋锻,旋锻送进速度为6mm/s,变形量为45%,得到直径φ6.1mm的丝材坯料;
d、将步骤c所述的酸洗后的丝材坯料进行退火软化,去除应力,退火温度在980℃,保温时间10min;
e、将步骤d退火处理后的φ6.1mm的丝材坯料重复步骤b中的酸洗,去除表面氧化层;
f、将步骤f酸洗后的φ6.1mm丝材坯料再进行旋锻,旋锻送进速度为6mm/s,变形量为45%,得到直径φ4.5mm的GH4169合金丝材坯料;然后将得到的所述直径φ4.5mm的丝材坯料重复步骤d四和步骤e进行退火和酸洗;然后将酸洗后的直径φ4.5mm的丝材坯料再进行旋锻,旋锻送进速度为6mm/s,变形量为43%,得到直径φ3.4mm的GH4169合金丝材坯料;然后将得到的直径φ3.4mm的丝材坯料重复d和步骤e进行退火和酸洗;然后再将酸洗后的直径φ3.4mm的丝材坯料进行旋锻,旋锻送进速度为4mm/s,变形量为22%,得到直径φ3.0mm的GH4169合金丝材坯料;
g、将得到的直径φ3.0mm的丝材坯料重复步骤d和步骤e进行退火和酸洗,并进行张力矫直,得到直径φ3.0mm的弹簧丝用GH4169高温合金丝材。
本实施例制备的φ8mm的GH4169合金棒材经时效热处理后性能测试结果见表2。
表2 GH4169合金φ8mm棒材经时效热处理后性能检测结果
GH4169合金丝材时效热处理制度为:720±10℃,保温8h,以(50±10)℃/h冷却速率冷却至620±10℃,保温8h,空冷。
由表2可知,实施例2制备的直径为3.0mm的弹簧丝用GH4169合金丝材尺寸精度高、组织晶粒度细小均匀、力学性能优异,可满足弹簧丝用丝材使用技术要求。
本发明工艺简洁、成品质量稳定、低成本的弹簧用高温合金丝材的精密冷加工工艺,采用该方法制备的GH4169合金弹簧用丝材的尺寸精度高,表面质量好、性能优越、组织均匀,其技术优势十分明显,市场推广前景十分广阔。