CN113684432B - 提高固溶处理后gh4738合金高温持久寿命的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高固溶处理后GH4738合金高温持久寿命的热处理工艺，属于高温合金热处理的技术领域。本发明的技术方案涉及固溶和时效处理：首先在1000‑1040℃固溶处理60‑120min，并以50‑150℃/min的速率冷却至50℃以下，之后在750‑770℃时效处理12‑14h并空冷至室温。本发明热处理工艺通过控制固溶处理之后合金的冷速，且省去了常规热处理工艺中常用的845℃稳定化处理而直接采用单阶段时效处理工艺，优化了析出相的分布，在提高合金高温持久寿命方面具有意想不到的效果。经该工艺处理后，合金在730℃、515MPa条件下的持久寿命可达到95h，较工艺优化之前提升了40％以上。本发明所述的热处理工艺适用于需进行固溶处理且对高温持久性能有严格要求的GH4738合金部件。
Description
技术领域
本发明属于镍基高温合金热处理的技术领域，具体涉及一种提高固溶处理后GH4738合金高温持久寿命的热处理工艺。
背景技术
高温合金是随着航空工业发展起来的一种耐高温金属材料，可以在高温环境下长期稳定工作。镍基高温合金由于具有使用温度高、组织稳定、有害相较少、抗氧化能力较强等优点，目前已成为军用和民用航空发动机以及燃气轮机高温零部件用不可替代的关键结构材料。
GH4738是目前使用最广泛的镍基变形高温合金之一，因其在高温环境下表现出良好的力学性能和抗腐蚀性能而被广泛用于制造各种热轧、冷轧产品，以及锻件、紧固件等零部件。合金部件在服役过程中不仅需承受高温、高盐等恶劣环境，还需承受较高的复杂应力，使得合金表面易萌生裂纹。因此，高温持久寿命是部件服役性能的关键指标，其数值的高低对合金服役期间的稳定性和安全性至关重要。
专利(专利号：CN112160031A)提出了一种提高定向凝固柱晶或单晶高温合金铸件高温持久寿命的方法，通过对变形后的高温合金进行预先热处理均匀化合金，同时生成细小的碳化物强化晶界；然后将合金做标准热处理最终提高合金的高温持久寿命。但该方法操作较为繁琐，而且主要应用于铸造高温合金。
作为一种典型的沉淀硬化型镍基高温合金，GH4738合金在服役之前往往需进行固溶处理，之后进行进一步的时效处理以调控γ′相、晶界碳化物的尺寸和分布，优化合金性能。现有的GH4738合金固溶处理时间较长，且固溶处理之后还需进行标准双时效处理工艺，即首先在845℃进行稳定化处理，之后在760℃进行进一步低温时效处理。该热处理工艺不仅繁琐耗时，而且在提升合金的高温持久性能方面的效果并不突出。因此，研究出一种合适的热处理工艺以提高生产效率、提升固溶处理后GH4738合金高温持久寿命具有重要意义，但国内至今尚未发现有相关研究。
发明内容
本发明提出一种提高固溶处理后GH4738合金高温持久寿命的热处理工艺，该方法通过优化固溶处理工艺，简化时效处理方法，大幅度提升了GH4738合金部件的高温持久寿命。
本发明所述的一种提高固溶处理后GH4738合金高温持久寿命的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
第一步、将加工好的GH4738合金部件放入热处理炉，以10-20℃/min的速率升温至1000-1040℃的固溶处理温度，在此温度下保温60-120min，随后冷却至50℃以下后取出，完成固溶处理；
第二步、固溶处理后的GH4738合金部件在750-770℃条件下时效处理12-14h并空冷至室温。
进一步地，所述第一步中，固溶处理后合金的冷速为50-150℃/min。
进一步地，所述第二步中，时效前合金部件采用到温装炉的方法入炉；时效工艺采用单阶段时效而非标准双时效工艺，提高了生产效率。
所述GH4738合金，以质量百分比计，其主要成分为：碳0.03-0.10％、铬18-21％、钴12-15％、钼3.5-5％、钛2.75-3.25％、铝1.2-1.6％、硼0.003-0.01％、锆0.02-0.12，余量为镍。
本发明提供了一种提高固溶处理后GH4738合金高温持久寿命的热处理工艺，适用于需进行固溶处理且对高温持久性能有严格要求的GH4738合金部件。本发明所述固溶处理之后严格控制合金冷速；时效过程中省去了常规时效工艺中常用的845℃稳定化处理，而采用直接时效处理工艺。该工艺中固溶处理与时效处理之间匹配良好，不仅提升了生产效率，还可有效提升合金高温下的持久寿命。
本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：
固溶后的合金部件冷速严格控制在50-150℃/min范围；在原有时效工艺的基础上提出了一种更为简化的760℃直接时效处理工艺，该时效工艺与固溶处理工艺之间匹配良好，大幅度提高了生产效率。经该工艺处理后，合金在730℃、515MPa条件下的持久寿命可达到95h，较工艺优化之前提升了40％以上，取得了意想不到的效果，产品的高温持久性能及市场竞争力得以明显提升。
附图说明
图1为本发明所得GH4738合金典型微观组织照片，其中图a为γ′相分布图，图b为晶界碳化物分布图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。其中，本发明实施例和对比例中选用
的GH4738合金棒材模拟合金部件，成分如下表所示。
表1实施例和对比例中所用GH4738合金成分
| 成分 | C | Cr | Co | Mo | Ti | Al | Zr | B | Ni |
| 含量wt.％ | 0.06 | 19.30 | 13.50 | 3.85 | 3.10 | 1.55 | 0.05 | 0.007 | 余量 |
实施例1
1)将加工好的GH4738合金部件放入热处理炉，以15℃/min的速率升温至1030℃的固溶处理温度，在此温度下保温70min，随后以60℃/min的速率冷却至50℃以下后取出，完成固溶处理；
2)固溶处理后的GH4738合金部件在765℃条件下时效处理12h并空冷至室温。其中时效前合金采用到温装炉的方法入炉。
实施例2
1)将加工好的GH4738合金部件放入热处理炉，以20℃/min的速率升温至1040℃的固溶处理温度，在此温度下保温100min，随后以80℃/min的速率冷却至50℃以下后取出，完成固溶处理；
2)固溶处理后的GH4738合金部件在755℃条件下时效处理13h并空冷至室温。其中时效前合金采用到温装炉的方法入炉。
对比例1
1)将加工好的GH4738合金部件放入热处理炉，以10℃/min的速率升温至1040℃的固溶处理温度，在此温度下保温4h，油冷至室温，完成固溶处理；
2)固溶处理后的GH4738合金部件首先在845℃条件下稳定化处理4h并空冷至室温，之后在760℃条件下时效处理16h并空冷至室温，其中稳定化及时效前合金采用到温装炉的方法入炉。
实施例1-2和对比例1得到的GH4738合金730℃/515MPa持久性能见表2，其中对比例1中所述工艺为GH4738合金标准热处理工艺。
表2实施例和对比例热处理后合金730℃/515MPa持久性能
本发明采用控制固溶处理后合金冷速以及简化时效处理工艺的方法，不仅提高了生产效率，而且在提高GH4738合金部件的高温持久寿命方面具有意想不到的效果。
除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种提高固溶处理后GH4738合金高温持久寿命的热处理工艺，其特征在于由以下步骤组成：
第一步、将加工好的GH4738合金部件放入热处理炉，以10-20℃/min的速率升温至1000-1040℃的固溶处理温度，在此温度下保温60-120min，随后冷却至50℃以下后取出，完成固溶处理；
第二步、固溶处理后的GH4738合金部件在750-770℃条件下时效处理12-14h并空冷至室温；
所述第一步中，固溶处理后合金的冷速为50-150℃/min；
所述第二步中，时效前合金部件采用到温装炉的方法入炉；时效工艺采用单阶段时效而非标准双时效工艺，提高了生产效率；
热处理后的GH4738合金在730℃、515MPa条件下的持久寿命达到95h。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN110640152A (zh) * | 2018-06-26 | 2020-01-03 | 中南大学 | 一种镍基合金、其制备方法与一种制造物品 |
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