CN114231866A - 一种gh99合金环形锻件热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高温合金锻件热处理技术领域，公开了一种GH99合金环形锻件热处理方法，包括：将锻态GH99合金锻件加热至1100℃，保温1～3h，出炉后将锻件进行1～5min空冷预冷，再进行水冷。较常规GH99合金热处理方法，本发明针对环行锻件热处理装炉采用分层错开放置，保证锻件每一个面冷却均匀，处理后的锻件组织均匀，锻件表面、心部硬度均匀；本发明在固溶保温结束后冷却采用先空冷预冷，再进行水冷的冷却方式，以减小锻件表面和心部冷却速率的差异，处理后的锻件硬度HB(d)在3.6～3.9mm范围内，强度富余量大，满足交付使用要求。
Description
技术领域
本发明属于高温合金锻件热处理技术领域，特别涉及一种GH99合金环形锻件热处理方法。
背景技术
GH99合金是一时效强化型镍基变形高温合金。它以Ni、Cr为基，以W、Mo、Co进行固溶强化，以Al、Ti进行时效强化，以B、Ce、Mg进行晶界强化。该合金材料主要用于使用温度不超过1000℃的航空发动机的燃烧室、挡板、加强筋和飞行器固定件等零部件。
GH99合金生产的环形锻件，在固溶处理后要求锻件硬度HB(d)≥3.51mm，抗拉强度要求≥930MPa，经过常规热处理后，经常出现锻件表面硬度HB(d)3.51mm～3.9mm，对应心部硬度在4.0mm以上，锻件室温抗拉强度不合格，且锻件表面硬度不均匀，同一件锻件硬度HB(d)在3.51～4.3之间，影响生产进度及交付。
发明内容
本发明的目的：提供一种GH99合金锻件的热处理方法，不仅满足锻件硬度HB(d)在3.51mm～3.9mm之间，符合交付要求，且锻件室温抗拉强度有较大的富余量。
一种GH99合金环形锻件热处理方法，所述热处理方法为固溶处理，具体包括：将锻态的GH99合金锻件加热至1100℃，保温1h～3h；出炉后锻件在空气中预冷1min～5min，再进行水冷。
进一步，固溶锻件温度不超过800℃时入炉，30min升温至825℃保温1h～2h；
120min升温至1000℃保温1h～2h；再升温至1100℃。
进一步，固溶锻件在炉中放置层数不超过4层，锻件水平间距不小于50mm，层与层之间锻件穿插摆放。
进一步，固溶锻件出炉到空气预冷转移时间不超过60s。
进一步，有效厚度不超过50mm的锻件，空气预冷1min～3min；
有效厚度超过50mm的锻件，空气预冷3min～5min。
进一步，锻件水冷时间不低于20min。
进一步，锻态的GH99合金锻件加热至1100℃后保温时长＝锻件有效厚度*保温系数；保温系数取0.8min/mm～1.5min/mm。
进一步，锻件水冷时流动水冷却不低于2min～10min。
本发明的有益效果是：本发明处理的GH99合金环形锻件采用层与层之间穿插放置，是因为GH99合金锻件的组织、硬度及机械性能受固溶后冷却速冷的影响很大，所以要获得组织性能均匀的锻件，就要尽可能的确保锻件在加热及冷却过程的均匀性，本发明采用层与层之间穿插放置以保证锻件各个面受热及冷却均匀，获得表面硬度均匀的锻件。并采取在固溶冷却时先进行空冷预冷，再进行水冷，其目的在于减小锻件表面及心部冷却速率的差异，保证锻件表面心部硬度均匀，控制锻件硬度HB(d)在3.6～4.0之间，得到组织均匀，满足交付要求的锻件，工艺简单稳定，操作方便，适合工业化生产。
附图说明
图1为GH99合金环形锻件装炉方式示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种GH99合金锻件的热处理方法，所述热处理方法为：固溶；
将锻态的GH99合金锻件加热至1100℃，保温1h～3h，出炉后将锻件在空气中预冷1～5min，再进行水冷；固溶出炉后锻件先进行空冷预冷，再水冷，以减小锻件表面和心部冷却速率的差异，锻件组织性能更加均匀。
可选的，固溶锻件≤800℃入炉，30min升温至825℃保温1h～2h，再用2h升温至1000℃保温1h～2h，再升温至加热温度。通过两段式加热，锻件加热充分，可以获得均匀的固溶体。
可选的，锻件放置层数≤4层，锻件水平间距≥50mm，层与层之间穿插摆放。如图1所示。锻件穿插摆放，锻件受热过程和冷却过程均匀一致。
可选的，锻件固溶出炉到空冷预冷转移时间≤60s。转移时间短则锻件热量散失少，有利于锻件固溶。
可选的，锻件壁厚或有效厚度≤50mm，空冷预冷1min～3min，锻件壁厚或有效厚度＞50mm，空冷预冷3min～5min。依据锻件有效厚度，合理选择空冷预冷时间，有利于不同有效厚度锻件表面心部冷却速率均匀。
可选的，锻件入水后，使用流动水冷却水时间不少于2min～10min，总水冷时间不少于20min。通过流动水冷，锻件在冷却过程中表面心部均匀充分的析出γˊ相，以得到表面心部硬度及机械性能均匀的锻件。
可选的，所述保温时长根据GH99合金锻件的有效厚度确定。充分合理的固溶保温时间，可以使第二相充分的溶解，得到晶粒尺寸在50μm～135μm且分布均匀的锻件组织。
本发明提供的GH99合金锻件的热处理方法具有以下优点：
下面结合实际生产实例对本发明做进一步详细说明。采用外形尺寸：Φ490×Φ424×100的GH99合金锻件，其有效厚度33mm。第一步将锻态GH99合金锻件加热至1100℃，保温90min，空冷预冷2min，进行水冷，水冷20min。
本实施例处理后的GH99合金锻件力学性能参数见如下表1
表1
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GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：所述热处理方法为固溶处理，具体包括：将锻态的GH99合金锻件加热至1100℃，保温1h～3h；出炉后锻件在空气中预冷1min～5min，再进行水冷。
2.根据权利要求1所述的一种GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：固溶锻件温度不超过800℃时入炉，30min升温至825℃保温1h～2h；
120min升温至1000℃保温1h～2h；再升温至1100℃。
3.根据权利要求2所述的一种GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：固溶锻件在炉中放置层数不超过4层，锻件水平间距不小于50mm，层与层之间锻件穿插摆放。
4.根据权利要求3所述的一种GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：固溶锻件出炉到空气预冷转移时间不超过60s。
5.根据权利要求4所述的一种GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：有效厚度不超过50mm的锻件，空气预冷1min～3min；
有效厚度超过50mm的锻件，空气预冷3min～5min。
6.根据权利要求5所述的一种GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：锻件水冷时间不低于20min。
7.根据权利要求6所述的一种GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：锻态的GH99合金锻件加热至1100℃后保温时长＝锻件有效厚度*保温系数；保温系数取0.8min/mm～1.5min/mm。
8.根据权利要求5所述的一种GH99合金环形锻件热处理方法，其特征在于：锻件水冷时流动水冷却不低于2min～10min。
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