CN113042565A - 一种紧固件用优质gh2132合金棒材及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧固件用优质GH2132合金棒材及其生产方法，该紧固件用优质GH2132合金棒材晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材室温拉伸屈服强度大于720兆帕；且生产方法工序流程简单，易于控制，通过对自耗钢锭进行扩散退火处理及后续热轧时变形量的控制，可以有效增加棒材组织稳定性，得到的棒材晶粒度普遍在7～9级；采用多道次、小变形量的冷拉加工，可以有效提升材料室温拉伸屈服强度，同一批次的棒材室温拉伸屈服强度在729~770兆帕，性能较稳定。

Description

一种紧固件用优质GH2132合金棒材及其生产方法
技术领域
本发明涉及变形高温合金技术领域，特别是一种紧固件用优质GH2132合金棒材及其生产方法。
背景技术
优质GH2132是Fe-Cr-Ni基沉淀硬化型变形高温合金，是为了提高强度，在GH2132高温合金的基础上，进一步提高了纯洁度，降低硫、气体和痕量元素的含量，并调整了热处理制度。该合金具有较好的高、低温强度和长时稳定性，良好的抗腐蚀性能和热变形性能，并具有较好的加工塑性和令人满意的焊接性能。适合制作航空、航天、地面燃气轮机和烟气轮机发动机的涡轮盘、压气机盘、紧固件等高温承力部件。
在实际应用中，紧固件用优质GH2132高温合金棒材，长期存在组织均匀性差以及性能不稳定等重要问题，严重制约新一代航空航天器和航空发动机的研制和生产需求。
如何有效的在生产过程中控制紧固件用优质GH2132合金棒材组织均匀性及性能稳定性是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紧固件用优质GH2132合金棒材及其生产方法，该紧固件用优质GH2132合金棒材晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材室温拉伸屈服强度大于720兆帕。
为解决上述技术问题，本发明提供的紧固件用优质GH2132合金棒材，其包括的各成分及其重量百分比为：
C：≤0.08％；
Si：≤0.35％；
Mn：≤0.35％；
P：≤0.015％；
S：≤0.002％；
Cu：≤0.30％；
Al：≤0.35％；
V：0.10～0.50％；
Cr：13.50～16.00％；
Ni：24.00～27.00％；
Mo：1.00～1.50％；
Ti：1.90～2.35％；
B：0.0030～0.010％；
O：≤0.005%；
N：≤0.010%；
Pb：≤0.0005％；
Bi：≤0.00003％；
Se：≤0.0003%；
Ca：≤0.005%；
Sn：≤0.005％；
Mg：≤0.005%；
Ag：≤0.0005％；
Te：≤0.00005%；
Tl：≤0.0001%；余量为铁；该紧固件用优质GH2132合金棒材晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材室温拉伸屈服强度大于720兆帕。
一种紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，包括如下步骤，
首先，配料→真空感应熔炼→浇注电极→电极表面处理→真空自耗熔炼→钢锭扩散退火→钢锭表面处理，得到质量合格的钢锭；
然后进行锻造开坯、热轧、中间热处理和多次冷拉、成品热处理、矫直磨光、无损检验。
进一步，锻造开坯时始锻温度不低于1020℃、终锻温度不低于850℃，随后进行空冷得到轧坯。
进一步，热轧步骤包括将钢坯进行多道次热轧，终轧温度不低于1020℃，得到半成坯。
进一步，中间热处理和多次冷拉步骤包括经中间退火和多次冷拉将半成坯冷拉成直径符合要求的棒材，中间退火温度控制在900±10℃。
进一步，成品热处理步骤包括将棒材在900±10℃进行成品退火。
进一步，矫直磨光包括退火结束的棒材进行矫直、磨光，最终的直条磨光棒表面质量符合无损检验要求。
进一步，无损检验包括直条磨光棒材逐支进行超声波探伤检验，验收级别按照GB/T 4162中AA级进行。
进一步，钢锭锻造开坯时加热温度控制在1060℃~1080℃，避免温度过高造成钢锭过烧。
进一步，多次热轧时将总变形量控制在75％～85％，多道次轧制可以有效的使轧制棒材的晶粒度更加均匀，有效改善棒材组织均匀性。
进一步，成品道次冷拉时将变形量控制在20％～25％，在此变形量范围内分作两至三个拉程，可以有效提升材料室温拉伸屈服强度。
发明的技术效果：（1）本发明的紧固件用优质GH2132合金棒材，相对于现有技术，生产方法工序流程简单，易于控制，生产出的紧固件用优质GH2132合金棒材晶粒度细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材室温拉伸屈服强度大于720兆帕；（2）通过对自耗钢锭进行扩散退火处理及后续热轧时变形量的控制，可以有效增加棒材组织稳定性，得到的棒材晶粒度普遍在7～9级；采用多道次、小变形量的冷拉加工，可以有效提升材料室温拉伸屈服强度，同一批次的棒材室温拉伸屈服强度在729~770兆帕，性能较稳定。
具体实施方式
实施例1
本实施例的紧固件用优质GH2132合金棒材，其包括的各成分及其重量百分比为：
C： 0.04％；
Si：0.32％；
Mn：0.28％；
P：0.010％；
S：0.001％；
Cu：0.15％；
Al：0.15％；
V：0.35％；
Cr：14.60％；
Ni：26.50％；
Mo：1.20％；
Ti：2.05％；
B：0.005％；
O：0.001%；
N：0.001%；
Pb：≤0.0005％；
Bi： 0.00001％；
Se：0.0001%；
Ca：0.002%；
Sn：0.001％；
Mg：0.001%；
Ag：0.0002％；
Te：≤0.00005%；
Tl：0.00005%；余量为铁；
上述紧固件用GH2132合金棒材通过如下方法进行制备：
首先，配料→真空感应熔炼→浇注电极→电极表面处理→真空自耗熔炼→钢锭扩散退火→钢锭表面处理，得到质量合格的钢锭；
然后进行锻造开坯、热轧、中间热处理和多次冷拉、成品热处理、矫直磨光、无损检验。
锻造开坯步骤包括始锻温度1030℃、终锻温度870℃，随后进行空冷得到规格为50x50mm的轧坯。
将轧坯进行再加热后进行热轧，加热温度控制 1030～1060℃，预热时间大于90min，保温时间大于30min，开轧温度＞1020℃，终轧温度＞900℃，终轧后空冷；轧制工艺为50×50mm→45×52→26×60→32×32→25×48→25×32→22×36→Ф25mm，总变形量80.0％，7个热轧道次，得到直径为25mm的半成坯。
将得到的半成坯进行900±10℃保温1h，水冷的中间热处理，然后经酸洗去氧化皮、表面修磨，直至表面没有划伤、裂纹、起皮等缺陷。
将修磨后的半成坯进行冷拉，第一道从Ф25mm冷拉至Ф23mm，第二道从Ф23mm冷拉至Ф22mm，总的变形量均为22.6％。
将冷拉得到的Ф22mm规格棒材使用全纤维台车式电阻炉进行成品热处理，温度为900±10℃。
对热处理后的棒材进行2组取样，标注编号为1和2，按照Q/S10-0302-2004标准的规定，在试样热处理箱式炉中将2个试样加热至900℃士10℃，保温lh，水冷。对得到的试样分别进行晶粒度检测及室温拉伸性能检测，结果见表1。
矫直磨光包括退火结束的棒材进行矫直、磨光，最终的直条磨光棒表面质量符合无损检验要求。
无损检验包括直条磨光棒材逐支进行超声波探伤检验，验收级别按照GB/T 4162中AA级进行。
实施例2
本实施例的紧固件用优质GH2132合金棒材，其包括的各成分及其重量百分比为：
C： 0.03％；
Si：0.26％；
Mn：0.25％；
P：0.008％；
S：0.001％；
Cu：0.14％；
Al：0.13％；
V：0.33％；
Cr：14.86％；
Ni：26.62％；
Mo：1.21％；
Ti：2.07％；
B：0.004％；
O：0.001%；
N：0.001%；
Pb：≤0.0005％；
Bi： 0.00001％；
Se：0.0001%；
Ca：0.001%；
Sn：0.001％；
Mg：0.001%；
Ag：0.0001％；
Te：≤0.00001%；
Tl：0.00004%；余量为铁；
上述紧固件用GH2132合金棒材通过如下方法进行制备：
首先，配料→真空感应熔炼→浇注电极→电极表面处理→真空自耗熔炼→钢锭扩散退火→钢锭表面处理，得到质量合格的钢锭；
然后进行锻造开坯、热轧、中间热处理和多次冷拉、成品热处理、矫直磨光、无损检验。
锻造开坯步骤包括始锻温度1040℃、终锻温度880℃，随后进行空冷得到规格为50x50mm的轧坯。
将轧坯进行再加热后进行热轧，加热温度控制 1030～1060℃，预热时间大于90min，保温时间大于30min，开轧温度＞1030℃，终轧温度＞910℃，终轧后空冷；轧制工艺为50×50mm→45×52→26×60→32×32→25×48→25×32→22×36→Ф25mm，总变形量80.0％，7个热轧道次，得到直径为25mm的半成坯。
将得到的半成坯进行900±10℃保温1h，水冷的中间热处理，然后经酸洗去氧化皮、表面修磨，直至表面没有划伤、裂纹、起皮等缺陷。
将修磨后的半成坯进行冷拉，第一道从Ф25mm冷拉至Ф23mm，第二道从Ф23mm冷拉至Ф22mm，总的变形量均为22.6％。
将冷拉得到的Ф22mm规格棒材使用全纤维台车式电阻炉进行成品热处理，温度为900±10℃。
对热处理后的棒材进行2组取样，标注编号为3和4，按照Q/S10-0302-2004标准的规定，在试样热处理箱式炉中将2个试样加热至900℃士10℃，保温lh，水冷。对得到的试样分别进行晶粒度检测及室温拉伸性能检测，结果见表1。
实施例3
本实施例的紧固件用优质GH2132合金棒材，其包括的各成分及其重量百分比为：
C： 0.02％；
Si：0.24％；
Mn：0.24％；
P：0.007％；
S：0.001％；
Cu：0.13％；
Al：0.12％；
V：0.31％；
Cr：14.63％；
Ni：26.31％；
Mo：1.18％；
Ti：2.04％；
B：0.01％；
O：0.001%；
N：0.001%；
Pb：≤0.0005％；
Bi： 0.00001％；
Se：0.0001%；
Ca：0.002%；
Sn：0.002％；
Mg：0.002%；
Ag：0.0002％；
Te：≤0.00001%；
Tl：0.00005%；余量为铁；
上述紧固件用GH2132合金棒材通过如下方法进行制备：
首先，配料→真空感应熔炼→浇注电极→电极表面处理→真空自耗熔炼→钢锭扩散退火→钢锭表面处理，得到质量合格的钢锭；
然后进行锻造开坯、热轧、中间热处理和多次冷拉、成品热处理、矫直磨光、无损检验。
锻造开坯步骤包括始锻温度1040℃、终锻温度880℃，随后进行空冷得到规格为50x50mm的轧坯。
将轧坯进行再加热后进行热轧，加热温度控制 1030～1060℃，预热时间大于90min，保温时间大于30min，开轧温度＞1030℃，终轧温度＞910℃，终轧后空冷；轧制工艺为50×50mm→45×52→26×60→32×32→25×48→25×32→22×36→Ф25mm，总变形量80.0％，7个热轧道次，得到直径为25mm的半成坯。
将得到的半成坯进行900±10℃保温1h，水冷的中间热处理，然后经酸洗去氧化皮、表面修磨，直至表面没有划伤、裂纹、起皮等缺陷。
将修磨后的半成坯进行冷拉，第一道从Ф25mm冷拉至Ф23mm，第二道从Ф23mm冷拉至Ф22mm，总的变形量均为22.6％。
将冷拉得到的Ф22mm规格棒材使用全纤维台车式电阻炉进行成品热处理，温度为900±10℃。
对热处理后的棒材进行2组取样，标注编号为5和6，按照Q/S10-0302-2004标准的规定，在试样热处理箱式炉中将2个试样加热至900℃士10℃，保温lh，水冷。对得到的试样分别进行晶粒度检测及室温拉伸性能检测，结果见表1。
表1 紧固件用优质GH2132棒材晶粒度及室温拉伸检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种紧固件用优质GH2132合金棒材，其特征在于，其包括的各成分及其重量百分比为：
C：≤0.08％；
Si：≤0.35％；
Mn：≤0.35％；
P：≤0.015％；
S：≤0.002％；
Cu：≤0.30％；
Al：≤0.35％；
V：0.10～0.50％；
Cr：13.50～16.00％；
Ni：24.00～27.00％；
Mo：1.00～1.50％；
Ti：1.90～2.35％；
B：0.0030～0.010％；
O：≤0.005%；
N：≤0.010%；
Pb：≤0.0005％；
Bi：≤0.00003％；
Se：≤0.0003%；
Ca：≤0.005%；
Sn：≤0.005％；
Mg：≤0.005%；
Ag：≤0.0005％；
Te：≤0.00005%；
Tl：≤0.0001%；余量为铁；该紧固件用优质GH2132合金棒材晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材室温拉伸屈服强度大于720兆帕。
2.根据权利要求1所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，其特征在于，首先，配料→真空感应熔炼→浇注电极→电极表面处理→真空自耗熔炼→钢锭扩散退火→钢锭表面处理，得到质量合格的钢锭；
然后进行锻造开坯、热轧、中间热处理和多次冷拉、成品热处理、矫直磨光、无损检验。
3.根据权利要求2所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，其特征在于，所述锻造开坯时始锻温度不低于1020℃、终锻温度不低于850℃，随后进行空冷得到轧坯。
4.根据权利要求3所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，，其特征在于，中间热处理和多次冷拉步骤包括经中间退火和多次冷拉将半成坯冷拉成直径符合要求的棒材，中间退火温度控制在900±10℃。
5.根据权利要求4所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，成品热处理步骤包括将棒材在900±10℃进行成品退火。
6.根据权利要求5所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，矫直磨光包括退火结束的棒材进行矫直、磨光，最终的直条磨光棒表面质量符合无损检验要求。
7.根据权利要求6所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，无损检验包括直条磨光棒材逐支进行超声波探伤检验，验收级别按照GB/T 4162中AA级进行。
8.根据权利要求7所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，钢锭锻造开坯时加热温度控制在1060℃~1080℃。
9.根据权利要求8所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，多次热轧时将总变形量控制在75％～85％。
10.根据权利要求9所述的紧固件用优质GH2132合金棒材的生产方法，成品道次冷拉时将变形量控制在20％～25％，在此变形量范围内分作两至三个拉程。
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