CN113996742B - 一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺，包括以下步骤：将铸锭在700～800℃保温60～120min，然后在1130℃～1150℃下保温20～30h，最后在1160℃～1180℃下保温90～120h，再将得到的板坯进行锻造。本发明在开坯锻造后采用多火次改锻的工艺，充分细化晶粒，保证各方向的变形均匀，同时采用多火次小变形量成型板坯，避免一次变形量过大，板坯开裂以及晶粒过度拉长的现象，并且本发明制备的高温合金板坯宽度≥1200mm，板坯的组织均为细小的等轴晶，晶粒尺寸均匀。
Description
技术领域
本发明属于金属材料热加工技术领域，涉及一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺。
背景技术
高温合金又称超合金和耐热合金，是指在760-1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。
高温合金板材在发动机中的应用也非常广泛，像发动机中心锥蒙皮等，随着航空工业的发展，对航空发动机的要求越来越高，发动机中各部件的成型工艺也在不断的改变优化，对材料的规格以及性能要求也在不断的提高。高温合金板坯由于其在热加工过程中变形抗力较大，因此长期以来制备的规格一直比较受限。
发明内容
本发明的目的是提供一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺，通过对锻造温度，火次变形量，变形方向等工艺要点的控制，解决了板坯组织均匀性控制的技术难点，大幅度提高了大规格板坯的组织均匀性，为后续板材轧制提供了优良的板坯。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺，包括以下步骤：
将铸锭在700～800℃保温60～120min，然后在1130℃～1150℃下保温20～30h，最后在1160℃～1180℃下保温90～120h，得到板坯，再将板坯进行多火次锻造。
进一步的，按质量百分比计，包括C≤0.10，Cr 20.00～23.00，Mo 8.00～10.0，Al≤0.40，Ti≤0.40，Fe≤5.00，Co≤1.00，Nb 3.15～4.15，Mn≤0.50，Si≤0.50，P≤0.015，S≤0.015，余量为Ni。
进一步的，25℃下，抗拉强度为827MPa，屈服强度为414MPa，延伸率为30％；
500℃下，抗拉强度为693MPa，屈服强度为262MPa；
750℃下，抗拉强度为463MPa，屈服强度为241MPa。
进一步的，板坯锻造具体包括以下步骤：
在700～800℃保温60～120min，然后在1130℃～1150℃保温后进行拔长与墩粗，再进行改锻，最后进行成型工步。
进一步的，拔长的变形量10％～20％，墩粗的变形量为15％～25％。
进一步的，改锻的过程为：升温至1130℃～1150℃，并保温后以10％～20％变形量拔长，然后以15％～25％变形量墩粗。
进一步的，成型工步包括：升温至1130℃～1150℃并保温后以25％～35％变形量拔长。
进一步的，成型工步还包括：升温至1130℃～1150℃并保温后以30％～50％变形量侧向拔，再升温至1000℃～1030℃并保温后以40％～60％变形量侧向拔。
进一步的，成型工步还包括：升温至1000℃～1030℃并保温。
进一步的，保温时间t根据下式计算：t＝h/(0.4～0.7)，其中，h为板坯厚度。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
相较于现有的采用铸锭开批锻造后，直接进行成型的板坯制备技术，本发明在开坯锻造后采用多火次锻造的工艺，充分细化晶粒，保证各方向的变形均匀，并且本发明制备的高温合金板坯宽度≥1200mm，板坯的组织均为细小的等轴晶，晶粒尺寸均匀。
进一步的，采用多火次小变形量成型板坯，避免一次变形量过大，板坯开裂以及晶粒过度拉长的现象。
附图说明
图1为板坯显微组织图。
图2为板坯显微组织图。
图3为板坯显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明中的单位为mm。
本发明的目的是采用一种锻造工艺，制备一种宽度≥1200mm的宽幅高温合金板坯用于热轧宽幅高温合金板材，板坯的力学性能符合表1要求。
表1 高温合金板坯力学性能
本发明制备的高温板坯的化学成分见表2。
表2 高温合金板坯化学成分
一种镍基宽幅合金板坯的制备方法，包括以下步骤：
1)铸锭化学成分测试：铸锭化学成分应符合表2的组分。
2)铸锭均匀化退火：将铸锭在700～800℃保温60～120min，升温至1130℃～1150℃保温20～30h，升温至1160℃～1180℃保温90～120h。
3)板坯锻造：
开坯：加热：将均匀化退火后的板坯在700～800℃并保温60～120min，升温至1130℃～1150℃并保温，保温时间按照0.5mm/min～0.8mm/min计算。具体的，进一步的，保温时间t根据下式计算：t＝h/(0.4～0.7)，其中，h为板坯厚度。比如，厚度为2.8mm，则保温时间为4-7min。
变形：拔长10％～20％变形量，然后墩粗15％～25％变形量；
改锻(根据坯料情况及板坯晶粒度及内部质量要求，此工序可反复进行)：回炉保温，升温至1130℃～1150℃保温时间按照0.4mm/min～0.7mm/min计算。
变形：拔长10％～20％变形量，然后墩粗15％～25％变形量；
成型工步1：回炉保温，升温至1130℃～1150℃并保温，保温时间按照0.3mm/min～0.6mm/min计算。
变形：拔长变形量为25％～35％；
成型工步2：回炉保温，升温至1130℃～1150℃并保温，保温时间按照0.3mm/min～0.6mm/min计算。
变形：侧向拔变形量30％～50％；
成型工步3：回炉保温，升温至1000℃～1030℃并保温，保温时间按照0.3mm/min～0.6mm/min计算。
变形：侧向拔变形量40％～60％；
成型工步4：回炉保温，升温至1000℃～1030℃并保温，保温时间按照0.3mm/min～0.6mm/min计算。
变形：整形；
4)板坯铣削加工；
5)板坯取样进行力学性能测试。
实施例1
一种镍基宽幅合金板坯的制备方法，包括以下步骤：
1)铸锭化学成分测试：铸锭化学成分符合表2的规定。
2)铸锭均匀化退火：700℃保温120min，升温至1130℃保温20h，升温至1160℃保温100h。
3)板坯锻造：(以下厚、宽、长单位均为mm)
一火：加热：将板坯在700～800℃下保温60～120min，升温至1130℃保温245min。
变形：将直径490mm长970mm的板坯拔长至八方450mm长1150mm，墩粗为直径490mm，长970mm；
二火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温140min。
变形：将直径490mm，长970mm的板坯拔长至八方450mm长1150mm，墩粗为直径490mm，长970mm；
三火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温140min。
变形：将直径490mm，长970mm的板坯拔长至八方450mm长1150mm，墩粗直径490mm，长970mm；
成型工步1：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温140min。
变形：将直径490mm，长970mm的板坯拔长至八方405mm，长1400mm；
成型工步2：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温140min。
变形：将八方405mm，长1400mm的板坯侧向拔长厚220mm宽585mm长1400mm；
成型工步3：回炉保温，将板坯升温至1000℃保温110min。
变形：将厚220mm，宽585mm，长1400mm的板坯侧向拔长为厚110mm，宽1170mm，长1400mm。
成型工步4：回炉保温，将板坯升温至1000℃保温55min。
变形：整形；
4)板坯铣削：板坯铣削至
5)板坯取样：沿板坯纵向和横向各锯切70宽试样片一支；
6)试样热处理及性能检测参见表3。
表3 实施例1的性能检测
参见图1，可以看出，板坯的组织均为细小的等轴晶，晶粒尺寸均匀，可以达到5级。
实施例2
一种镍基宽幅合金板坯的制备方法，包括以下步骤：
1)铸锭化学成分测试：铸锭化学成分符合表2的规定。
2)铸锭均匀化退火：将铸锭在700℃保温120min，升温至1150℃保温20h，升温至1180℃保温100h，得到板坯。
3)板坯锻造：(以下厚、宽、长单位均为mm)
一火：加热：将板坯在700～800℃保温60～120min，升温至1150℃保温245min。
变形：将直径490mm长970mm的板坯拔长八方450mm长1150mm，墩粗直径490mm长970mm；
二火：回炉保温，将板坯升温至1150℃保温140min。
变形：将直径490mm长970mm的板坯拔长八方450mm长1150mm，墩粗直径490mm长970mm；
三火：回炉保温，将板坯升温至1150℃保温140min。
变形：将板坯直径490mm长970mm拔长八方450mm长1150mm，墩粗直径490mm长970mm；
成型工步1：回炉保温，将板坯升温1150℃保温140min。
变形：将直径490mm长970mm的板坯拔长八方405mm长1400mm；
成型工步2：回炉保温，将板坯升温至1150℃保温140min。
变形：将八方405长1400的板坯侧向拔长厚220宽585长1400；
成型工步3：回炉保温，将板坯升温至1030℃保温110min。
变形：将厚220mm宽585mm长1400mm的板坯侧向拔长厚110mm宽1170mm长1400mm。
成型工步4：回炉保温，将板坯升温至1030℃保温55min。
变形：整形；
4)板坯铣削：板坯铣削至
5)板坯取样：沿板坯纵向和横向各锯切70宽试样片一支；
6)试样热处理及性能检测，参见表4。
表4 实施例2的性能检测结果
参见图2，可以看出，成型后的板坯显微组织程细小等轴晶，晶粒尺寸可以达到4.5级。
实施例3
一种镍基宽幅合金板坯的制备方法，包括以下步骤：
1)铸锭化学成分测试：铸锭化学成分符合表2的规定。
2)铸锭均匀化退火：将铸锭在700℃保温120min，升温至1130℃保温20h，升温至1160℃保温100h，得到板坯。
3)板坯锻造：(以下厚、宽、长单位均为mm)
一火：加热：将板坯在700～800℃保温60～120min，升温至1130℃保温300min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
二火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温时间150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
三火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
四火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
五火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
成型工步1：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方415mm长1500mm；
成型工步2：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温125min。
变形：将八方415mm长1500mm的板坯侧向拔长厚220mm宽615长1500mm。
成型工步3：回炉保温，将板坯升温至1000℃保温110min。
变形：将厚220mm宽615mm长1500mm的板坯侧向拔长厚110mm宽1230mm长1500mm。
成型工步4：回炉保温，将板坯升温至1000℃保温55min。
变形：整形；
4)板坯铣削：板坯铣削至
5)板坯取样：沿板坯纵向和横向各锯切70宽试样片一支；
6)试样热处理及性能检测，参见表5。
表5 实施例3的性能检测结果
参见图3，可以看出，板坯组织为细小等轴晶，晶粒等级可以达到6级。
实施例4
一种镍基宽幅合金板坯的制备方法，包括以下步骤：
1)铸锭化学成分测试：铸锭化学成分符合表2的规定。
2)铸锭均匀化退火：将铸锭在800℃保温60min，升温至1140℃保温30h，升温至1170℃保温120h，得到板坯。
3)板坯锻造：(以下厚、宽、长单位均为mm)
一火：加热：将板坯在700～800℃保温60～120min，升温至1130℃保温300min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
二火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温时间150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
三火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
四火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
五火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
成型工步1：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方415mm长1500mm；
成型工步2：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温125min。
变形：将八方415mm长1500mm的板坯侧向拔长厚220mm宽615长1500mm。
成型工步3：回炉保温，将板坯升温至1010℃保温110min。
变形：将厚220mm宽615mm长1500mm的板坯侧向拔长厚110mm宽1230mm长1500mm。
成型工步4：回炉保温，将板坯升温至1010℃保温55min。
变形：整形；
4)板坯铣削：板坯铣削至
实施例5
一种镍基宽幅合金板坯的制备方法，包括以下步骤：
1)铸锭化学成分测试：铸锭化学成分符合表2的规定。
2)铸锭均匀化退火：将铸锭在750℃保温190min，升温至1150℃保温25h，升温至1180℃保温90h，得到板坯。
3)板坯锻造：(以下厚、宽、长单位均为mm)
一火：加热：将板坯在700℃保温120min，升温至1130℃保温300min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
二火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温时间150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
三火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
四火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
五火：回炉保温，将板坯升温至1130℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方460mm长1230mm，墩粗直径510mm长1000mm；
成型工步1：回炉保温，将板坯升温至1120℃保温150min。
变形：将直径510mm长1000mm的板坯拔长八方415mm长1500mm；
成型工步2：回炉保温，将板坯升温至1120℃保温125min。
变形：将八方415mm长1500mm的板坯侧向拔长厚220mm宽615长1500mm。
成型工步3：回炉保温，将板坯升温至1010℃保温110min。
变形：将厚220mm宽615mm长1500mm的板坯侧向拔长厚110mm宽1230mm长1500mm。
成型工步4：回炉保温，将板坯升温至1010℃保温55min。
变形：整形；
4)板坯铣削：板坯铣削至
Claims (3)
1.一种宽度≥1200mm的宽幅高温合金板坯的锻造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
均匀化退火：将铸锭在700～800℃保温60～120min，升温至1130℃～1150℃保温20～30h，升温至1160℃～1180℃保温90～120h；
开坯：将均匀化退火后的坯料在700～800℃并保温60～120min，升温至1130℃～1150℃并保温后进行拔长与墩粗，再进行改锻，最后进行成型工步；拔长的变形量10%～20%，墩粗的变形量为15%～25%；改锻的过程为：回炉保温，升温至1130℃～1150℃，并保温后以10%～20%变形量拔长，然后以15%～25%变形量墩粗；
改锻的过程为：回炉保温，升温至1130℃～1150℃，并保温后以10%～20%变形量拔长，然后以15%～25%变形量墩粗；
成型工步1：回炉保温，升温至1130℃～1150℃并保温后以25%～35%变形量拔长；
成型工步2：回炉保温，升温至1130℃～1150℃并保温后以30%～50%变形量侧向拔；
成型工步3：回炉保温，再升温至1000℃～1030℃并保温后以40%～60%变形量侧向拔；
成型工步4：回炉保温，升温至1000℃～1030℃并保温。
2. 根据权利要求1所述的一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺，其特征在于，按质量百分比计，包括C≤0.10，Cr 20.00～23.00，Mo 8.00～10.0，Al ≤0.40，Ti≤0.40，Fe≤5.00，Co≤1.00，Nb 3.15～4.15，Mn≤0.50，Si≤0.50，P≤0.015，S≤0.015，余量为Ni。
3. 根据权利要求1所述的一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺，其特征在于，25℃下，抗拉强度为827 MPa，屈服强度为414 MPa，延伸率为30%；
500℃下，抗拉强度为693 MPa，屈服强度为262 MPa；
750℃下，抗拉强度为463 MPa，屈服强度为241 MPa。
Priority Applications (1)
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| CN202111267116.8A CN113996742B (zh) | 2021-10-28 | 一种宽幅高温合金板坯的锻造工艺 |
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| CN110449541A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-15 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种gh4169高温合金自由锻棒坯及其制备方法 |
| CN110592508A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种低成本、高性能钛合金短流程锻造工艺 |
| CN111790864A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-20 | 福建祥鑫股份有限公司 | 一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法 |
| CN112522645A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-19 | 贵州航天新力科技有限公司 | 一种高强度高韧CrCoNi中熵合金均质细晶薄板的制备方法 |
Patent Citations (4)
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