CN114164358A - 一种难变形镍基gh4975合金及热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种难变形镍基GH4975合金和热处理方法，难变形镍基GH4975合金中各成分的含量为:C：0.08～0.15％，Al:4.5～5.2％,Ti:2.0～3.0％,Nb:1.0～2.0％,W:9.5～11.0％,Mo:1.0～1.5％,Co:14.0～17.0％,Cr:7.5～10.0％,余Ni，单位为wt％。本发明通过热处理方法改善合金内析出相等微观组织间的协调变形能力，从而降低GH4975合金在热加工过程中的开裂倾向性。
Description
技术领域
本发明属于合金热加工处理领域，尤其涉及一种难变形镍基GH4975合金和热处理方法。
背景技术
现有的高温合金，具有很高的γ′相含量和高合金化程度，能够在850℃以上长期服役。但是高γ′相含量和高合金化程度为合金带来高性能的同时也为合金的加工制备带来了高难度，主要表现为热塑性下降和热加工窗口温度窄，易在热变形过程中发生开裂等问题，如图1(a)-1(b)、图2(a)-2(b)和图3所示。而热加工前对铸态合金的热处理将直接影响合金的热加工性能及热加工行为。目前国内外对合金的热处理和热加工工艺报道较少，对于提高合金热加工性能的热处理工艺更是缺乏研究，未提出针对合金的合适的热处理方式。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，本发明旨在提供一种难变形镍基GH4975合金和热处理方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
一种难变形镍基GH4975合金，所述合金中各成分的含量为:C：0.08～0.15％，Al:4.5～5.2％,Ti:2.0～3.0％,Nb:1.0～2.0％,W:9.5～11.0％,Mo:1.0～1.5％,Co:14.0～17.0％,Cr:7.5～10.0％,余Ni，单位为wt％。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，其中，W为10.0％,Mo为1.2％,Co为15.0％。
本发明还提供了一种难变形镍基GH4975合金的热处理方法，所述方法用于对本发明所述的难变形镍基GH4975合金进行热处理，包括以下步骤：
S1.将热处理炉升温至所需温度；
S2.将所述难变形镍基GH4975合金放入热处理炉中；
S3.在所述热处理炉的炉温恢复至所需温度开始计时，进行保温；
S4.保温时间结束后，取出所述难变形镍基GH4975合金空冷至室温；
S5.空冷结束后，得到性能改善的难变形镍基GH4975合金。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述所需温度为1140℃～1240℃。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述所需温度为1180℃。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4中保温时间为45-60h。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4中保温时间为50h。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热处理方法使得所述难变形镍基GH4975合金的组织发生了改变。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述改变具体为所述难变形镍基GH4975合金中的草书状碳化物改变成为颗粒状碳化物。
本发明的有益技术效果
本发明实施例提供的难变形镍基GH4975合金和热处理方法，合金中各成分的含量为:C：0.08～0.15％，Al:4.5～5.2％,Ti:2.0～3.0％,Nb:1.0～2.0％,W:9.5～11.0％,Mo:1.0～1.5％,Co:14.0～17.0％,Cr:7.5～10.0％,余Ni，单位为wt％。本发明通过热处理方法改善合金内析出相等微观组织间的协调变形能力，从而降低合金在热加工过程中的开裂倾向性。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1(a)为本发明的实施例中GH4975合金未经热处理时热变形开裂情况示意图；
图1(b)为本发明的实施例中图1(a)中的GH4975合金裂纹形貌示意图。
图2(a)为本发明的实施例中未经热处理的合金30％/1160-1220℃/0.1s-1热变形后试样宏观形貌示意图；
图2(b)为本发明的实施例中图2(a)中的合金内部开裂情况示意图；
图3为本发明的实施例中未经热处理的合金50％/1160-1220℃/0.1s-1热变形后试样宏观形貌示意图；
图4为本发明的实施例中的方法流程图；
图5热处理前后碳化物变化：5(a)热处理前草书状碳化物示意图，5(b)热处理后细小碳化物示意图；
图6(a)为本发明的实施例中热处理前热变形过程发生明显开裂示意图；
图6(b)为本发明的实施例中热处理后热变形过程未发生明显开裂示意图；
图6(c)为本发明的实施例中热处理后合金的变形抗力降低的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明中的难变形镍基GH4975合金，所述合金中各成分的含量为:C：0.08～0.15％，Al:4.5～5.2％,Ti:2.0～3.0％,Nb:1.0～2.0％,W:9.5～11.0％,Mo:1.0～1.5％,Co:14.0～17.0％,Cr:7.5～10.0％,余Ni，单位为wt％。
优选地，本合金中W为10.0％,Mo为1.2％,Co为15.0％。
如图4所示，本发明还提供了一种难变形镍基GH4975合金的热处理方法，包括以下步骤：
(1).将热处理炉升温至所需温度，为了快速进行热处理，因此，将热处理炉先进行升温至γ′相的回溶温度以上；GH4975的合金中每个元素含量不同的时候，该回溶温度不是固定的一个值，根据元素含量不同有变化的，可以通过热力学计算方法或者差热分析测试方法获得。
(2).将所述难变形镍基GH4975合金样品放入热处理炉中，为保证温度均匀，将难变形镍基GH4975合金放置在热处理炉中部的均温区；
(3).在所述热处理炉的炉温恢复至所需温度开始计时，进行保温，打开炉门之后温度会降低，放入难变形镍基GH4975合金样品之后关上炉门，等温度恢复之后再计时，此步骤中，关上炉门之后开始计时，为了保证热处理时间的精确性；
(4).保温时间结束后，取出所述GH4975合金样品空冷至室温，冷却之后才能对GH4975合金样品进行观察和分析，冷却速度为5-10℃/s；
(5).空冷结束后，得到性能改善的难变形镍基GH4975合金。
其中，步骤(1)中所需温度为1140-1240℃，从而保证草书状的大块碳化物部分回溶，变成颗粒状圆润的碳化物。
优选地，本发明中所述所需温度为1180℃，在此温度点上回溶效果更优。
优选地，所述步骤(4)中保温时间为45-60h，通过该时长的保温可以使一次碳化物部分回溶，由大块的尖角状碳化物，变成圆润的颗粒状碳化物。
优选地，根据难变形镍基GH4975合金的成分，本发明中的所述步骤(4)中保温时间选择50h(小时)。
优选地，本发明中所述热处理方法使得所述难变形镍基GH4975合金的化学组织发生了改变。针对难变形镍基GH4975合金铸态组织开坯过程(即热变形过程)容易发生开裂的问题，本发明提出热处理方法，可以通过热处理方式对难变形镍基GH4975合金的化学组织和特征进行改善，从而使难变形镍基GH4975合金的热变形性进行改善，避免热变形开裂的问题，如图5(a)-(b)所示，在热处理过程中，难变形镍基GH4975合金组织中的大块草书状碳化物发生改变成为圆润的颗粒状碳化物，从而改善了难变形镍基GH4975合金的组织协调性。如图6(a)、6(b)和6(c)所示，本发明的热处理方法通过改变碳化物的形态，使得难变形镍基GH4975合金的热变形抗力降低，热变形过程中的组织协调性更好，降低热变形的开裂风险，有利于合金的热变形工艺实施。
本发明的热处理方法严格控制热处理过程中的温度和保温时间，实现难变形镍基GH4975合金的组织发生改变，然后合理利用难变形镍基GH4975合金中的碳化物，由于其在热处理之前组组中的草书状这种不利于热变形，经过热变形方法后，变成细小的可协调变形的特征，通过该种热处理改善了难变形镍基GH4975合金的热加工性能，避免其在后续的热加工中出现开裂现象。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本发明所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。
Claims (9)
1.一种难变形镍基GH4975合金，其特征在于，所述合金中各成分的含量为:C：0.08～0.15％，Al:4.5～5.2％,Ti:2.0～3.0％,Nb:1.0～2.0％,W:9.5～11.0％,Mo:1.0～1.5％,Co:14.0～17.0％,Cr:7.5～10.0％,余Ni，单位为wt％。
2.根据权利要求1的所述难变形镍基GH4975合金，其特征在于，其中，所述W为10.0％,Mo为1.2％,Co为15.0％。
3.一种难变形镍基GH4975合金的热处理方法，其特征在于，所述方法用于对权利要求1-2任一项所述的难变形镍基GH4975合金进行热处理，包括以下步骤：
S1.将热处理炉升温至所需温度；
S2.将所述难变形镍基GH4975合金放入热处理炉中；
S3.在所述热处理炉的炉温恢复至所需温度开始计时，进行保温；
S4.在保温时间结束后，取出所述难变形镍基GH4975合金空冷至室温；
S5.空冷结束后，得到性能改善的难变形镍基GH4975合金。
4.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，所述步骤S3中的所需温度为1140℃～1240℃。
5.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，所述所需温度为1180℃。
6.根据权利要求3的所述热处理方法，其特征在于，所述S4中保温时间为45-60h。
7.根据权利要求6所述的热处理方法，其特征在于，所述S4中保温时间为50h。
8.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法使得所述难变形镍基GH4975合金的组织发生了改变。
9.根据权利要求8所述的热处理方法，其特征在于，所述改变具体为所述难变形镍基GH4975合金中的草书状碳化物改变成为颗粒状的碳化物。
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