CN114160722A - 热材料制度对锻件的高温合金锻件内部组织影响成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锻造热加工领域，涉及热材料制度对锻件的高温合金锻件内部组织影响成型方法。该方法包括：确定锻件所需晶粒度要求；根据晶粒度要求，选择相应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式；按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理。
Description
技术领域
本发明属于锻造热加工领域，涉及热材料制度对锻件的高温合金锻件内部组织影响成型方法。
背景技术
GH4099是一种镍基高温合金材料，用钴、钨、铝、钛元素综合强化，是合金有较高的热强性，应用范为在900℃下可以长期使用，最高工作温度可达1000℃，该合金组织稳定，并具有满意的冷热加工成型和焊接工艺性能，适用于航空发动机燃烧室和加力燃烧室等高温板材承力焊接结构件。由于其优良的综合性能，在航空、航天等领域得到广泛的应用，是目前国外航空发动机上使用最为广泛的高温合金材料之一。
由于GH99合金锻件对内部组织的要求不同，对锻件的热材料制度的要求较高，特别是日处理方法和冷却方式会影响对锻件的最终内部组织，如果热材料方法和冷却方式控制不到位，使得每一参数的变化，都直接影响锻件的内部组织，使得产品无法满足最终所需要求，造成产品报废而产生很大的资源浪费。
GH99在航空上一般应用在高速旋转的承力件或转动件上，使用上，对锻件晶粒度要求高，但是，在锻造过程和热处理过程中，特别是处理方法和冷却方式影响均明显。
常规热材料后对锻件内部组织低倍组织和高倍晶粒度达不到使用要求。因此根据锻件的形状和壁厚选择合理的处理方法和冷却方式致使GH99材料组织及性能影响至关重要。特别是对于多火次的自由锻件增加制坯工步后成型，为确保最终热处理后满足锻件最终理化结果测试要求，负责会造成锻件理化不合格产生，致使锻件报废。
发明内容
本发明的目的是：根据对多火次的自由锻件增加制坯工步后成型的锻件，来提供不同的处理方法和冷却方式，通过对热材料过程的控制，来改善锻件的内部组织，用热材料的方法来满足多火次的自由锻件增加制坯工步后成型的锻件控制处理方法和冷却方式，得到合格稳定的内部组织。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种热材料制度对锻件的高温合金锻件内部组织影响成型方法，包括：
确定锻件所需晶粒度要求；
根据晶粒度要求，选择相应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式；
按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理。
按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理，包括：
按每火次变形量范围下工艺要求规格坯料；
将坯料按≤700℃入炉700±50℃保温按0.3min/mm～0.4min/mm随炉升温1120±50℃，保温系数为0.4min/mm，保温到设定时间后，立即出炉在自由锻锤上镦粗冲孔至锻造至～Φ230×Φ80±5×80±2，同时控制中终锻温度；
将镦粗冲孔后的坯料机加内控至Φ80后按≤700℃入炉700±50℃，按0.3min/mm～0.4min/mm保温，随炉升温1120±50℃，按保温系数0.4min/mm保温到设定时间后，立即出炉在自由锻锤上马扩至锻造至～Φ360×Φ280±5×79±2的中间坯，同时控制中终锻温度；
将～Φ360×Φ280±5×79±2的中间坯按≤700℃入炉700±50℃，按0.3min/mm～0.4min/mm保温，随炉升温1120±50℃，按保温系数为0.4min/mm保温到设定时间后，立即出炉在扩孔机扩至锻造至Φ488×Φ440×80，同时控制中终锻温度；
按照热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理。
当晶粒度要求为3级时，每火次变形量范围为15％-20％，热材料制度为1080℃、保温60min，冷却方式为风冷。
当晶粒度要求为3.5级时，每火次变形量范围为20％-25％，热材料制度为1085℃、保温70min，冷却方式为油冷；
当晶粒度要求为4级时，每火次变形量范围为25％-30％，热材料制度为1090℃、保温80min，冷却方式为空冷；
当晶粒度要求为4.5级时，每火次变形量范围为30％-35％，热材料制度为1100℃、保温90min，冷却方式为水冷。
按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理之后，所述方法还包括：
取试样进行理化，即测定精度级别。
按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理之后，所述方法还包括：
100％进行力学性能检查。
本发明的有益效果是：
GH4099是一种镍基高温合金材料，锻件有对晶粒度要求高，但是，在锻造过程和热处理过程中，特别是处理方法和冷却方式影响均明显。根据锻件所需的晶粒度要求来提供不同的热处理方法，来改善锻件的内部组织，得到合格稳定的内部组织，提高锻件理化测定内部组织的合格率来减少废品损失，大大的提高了锻件的合格率。
具体实施方式
对GH99锻件增加制坯工步后成型的锻件控制处理方法和冷却方式，来提供不同的热处理制度方法，通常的GH99按供应状态进行相应的热处理，供应状态不同，热材料制度不同，但是采用常规的热处理方法，不能满足锻件最终理化结果测试要求，负责会造成锻件理化不合格产生，致使锻件报废。
本文根据对自由锻制坯工步后成型的锻件，采用不同的处理方法和冷却方式来解决锻件最终理化结果测试要求如表1所示。
表1
通过对处理方法和冷却方式的控制，来改善锻件的内部组织，用热处理的方法来满足锻件设计要求合理的热处理成型方案，得到合格稳定的内部组织。
所述方法包含以下步骤：
步骤一、根据锻件制坯和成型生产的每火次变形量进行确定锻造方法，
锻件所需晶粒度要求为3级时，每火次变形量控制在15％-20％；锻件所需晶粒度要求为3.5级时，每火次变形量控制在20％-25％；锻件所需晶粒度要求为4级时，每火次变形量控制在25％-30％；锻件所需晶粒度要求为4.5级时，每火次变形量控制在30％-35％；
步骤二、根据锻件需要晶粒度要求分类确定热处理方法；锻件需要晶粒度要求为3级对应的热处理温度为1080℃，保温60min；冷却方法为风冷；锻件需要晶粒度要求为3.5级对应的热处理温度为1085℃，保温70min；冷却方法为油冷；锻件需要晶粒度要求为4级对应的热处理温度为1090℃，保温80min；冷却方法为空冷；4.5级对应的热材料温度为1100℃，保温90min；冷却方法为水冷；
步骤三、热处理
按照步骤一和步骤二选取合适的热处理制度进行热处理。
步骤四、100％进行力学性能检查。
实施例：
(1)设计工艺流程：锻件所需的晶粒度要求为4级→锻造用棒材→锯切为工艺要求长度→确定锻造方案(锻造变形量为20％-25％)→改锻→成型锻造→热处理(确定热处理制度为1085℃，保温70min，)→理化(测定晶粒度)。
(2)生产批号为2020-08-1245；确定锻造方法为每火次变形量为20％-25％；下工艺要求规格坯料：Φ190mm×130mm；
(3)将棒料按≤700℃入炉700±50℃保温按0.3min/mm～0.4min/mm随炉升温1120±50℃，保温系数为0.4min/mm，锻件保温到设定时间后，立即出炉在自由锻锤上镦粗冲孔至锻造至～Φ230×Φ80±5×80±2，同时控制中终锻温度；
(4)将上述坯料机加内控至Φ80后按≤700℃入炉700±50℃保温按0.3min/mm～0.4min/mm随炉升温1120±50℃，保温系数为0.4min/mm，锻件保温到设定时间后，立即出炉在自由锻锤上马扩至锻造至～Φ360×Φ280±5×79±2，同时控制中终锻温度；
(5)将上述坯料～Φ360×Φ280±5×79±2的中间坯按≤700℃入炉700±50℃保温按0.3min/mm～0.4min/mm随炉升温1120±50℃，保温系数为0.4min/mm，锻件保温到设定时间后，立即出炉在扩孔机扩至锻造至Φ488×Φ440×80，同时控制中终锻温度；
(6)对锻件进行热处理：按1090℃温度，保温80min，出路空冷后取试样进行理化，结果：低倍组织和高倍晶粒度均合格。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种热材料制度对锻件的高温合金锻件内部组织影响成型方法，其特征在于，包括：
确定锻件所需晶粒度要求；
根据晶粒度要求，选择相应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式；
按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理，包括：
按每火次变形量范围下工艺要求规格坯料；
将坯料按≤700℃入炉700±50℃保温按0.3min/mm～0.4min/mm随炉升温1120±50℃，保温系数为0.4min/mm，保温到设定时间后，立即出炉在自由锻锤上镦粗冲孔至锻造至～Φ230×Φ80±5×80±2，同时控制中终锻温度；
将镦粗冲孔后的坯料机加内控至Φ80后按≤700℃入炉700±50℃，按0.3min/mm～0.4min/mm保温，随炉升温1120±50℃，按保温系数0.4min/mm保温到设定时间后，立即出炉在自由锻锤上马扩至锻造至～Φ360×Φ280±5×79±2的中间坯，同时控制中终锻温度；
将～Φ360×Φ280±5×79±2的中间坯按≤700℃入炉700±50℃，按0.3min/mm～0.4min/mm保温，随炉升温1120±50℃，按保温系数为0.4min/mm保温到设定时间后，立即出炉在扩孔机扩至锻造至Φ488×Φ440×80，同时控制中终锻温度；
按照热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当晶粒度要求为3级时，每火次变形量范围为15％-20％，热材料制度为1080℃、保温60min，冷却方式为风冷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当晶粒度要求为3.5级时，每火次变形量范围为20％-25％，热材料制度为1085℃、保温70min，冷却方式为油冷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当晶粒度要求为4级时，每火次变形量范围为25％-30％，热材料制度为1090℃、保温80min，冷却方式为空冷。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当晶粒度要求为4.5级时，每火次变形量范围为30％-35％，热材料制度为1100℃、保温90min，冷却方式为水冷。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理之后，所述方法还包括：
取试样进行理化，即测定精度级别。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照对应的每火次变形量、热材料制度和冷却方式对锻件进行热处理之后，所述方法还包括：
100％进行力学性能检查。
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