CN114293119B - 由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其能解决现有常用热处理工艺制备的燃机涡轮叶片室温拉伸屈服强度不合格概率高的技术问题。由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、锻件固溶处理，在1150℃炉温下进炉，随炉升温至1150℃，热透后保温4h，出炉后空冷；S2、锻件时效处理，锻件在850℃炉温下进炉，随炉升温至850℃，热透后保温16h，出炉后空冷；S3、锻件二次时效，锻件在810℃炉温下进炉，随炉升温至810℃，热透后保温2h，出炉后空冷。
Description
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，尤其涉及合金热处理工艺方法，具体涉及由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，。
背景技术
Ni91合金为高温合金材料，主要用于制造涡轮叶片锻件，该合金的化学成分见下表1。
表1 Ni91合金化学成分
Ni91合金锻件常用的热处理工艺包括：（1）固溶处理，固溶温度为1150℃，保温时间为4h，出炉后空冷，（2）时效处理，时效温度为850℃，保温时间16h，出炉后空冷。客户要求的室温拉伸性能验收如下：抗拉强度Rm≥1000MPa，屈服强度Rp0.2≥650MPa，断后伸长率A≥20%。使用上述热处理工艺制备的燃机涡轮叶片，其室温拉伸屈服强度不合格概率高。
发明内容
本发明提供了由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其能解决现有常用热处理工艺制备的燃机涡轮叶片室温拉伸屈服强度不合格概率高的技术问题。
其技术方案是这样的，由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、锻件固溶处理，在1150℃炉温下进炉，随炉升温至1150℃，热透后保温4h，出炉后空冷；
S2、锻件时效处理，锻件在850℃炉温下进炉，随炉升温至850℃，热透后保温16h，出炉后空冷；
S3、锻件二次时效，锻件在810℃炉温下进炉，随炉升温至810℃，热透后保温2h，出炉后空冷。
本发明还提供了另一种由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1´、锻件固溶处理，在1080℃炉温下进炉，随炉升温至1080℃，到温后保温4h，然后空冷；
S2´、锻件时效处理，在850℃炉温下进炉，随炉升温至850℃，到温后保温16h，然后空冷。
本发明的上述热处理工艺方法，前者，增加了二次时效处理，并对二次时效温度进行了优化，能够有效提升锻件的室温拉伸屈服强度，进而提升产品的合格率，后者，优化了固溶温度，将固溶温度限定为一特殊值，并未做二次时效处理，不仅能够有效提升锻件的室温拉伸屈服强度，保证力学性能，而且锻件室温拉伸断后伸长率富裕度高、晶粒细。
附图说明
图1为实施例1、对比例1的燃机涡轮叶片加热制坯后坯料示意图。
图2为实施例1、对比例1的燃机涡轮叶片加热模锻后叶片示意图。
图3为叶片锻件室温拉伸取样位置示意图。
图4为实施例2经热处理的试棒毛坯的金相组织照片，对应固溶温度为1080℃。
图5为对比例2经热处理的试棒毛坯的金相组织照片，对应固溶温度为1100℃。
图6为对比例2经热处理的试棒毛坯的金相组织照片，对应固溶温度为1120℃。
图7为对比例2经热处理的试棒毛坯的金相组织照片，对应固溶温度为1150℃。
具体实施方式
实施例1
Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的原料φ81mm的Ni91合金棒材是由抚顺特殊钢股份有限公司提供。
由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，燃机涡轮叶片的加热制坯后坯料以及加热模锻后叶片示意图分别如图1、图2所示，包括以下步骤： S1、锻件固溶处理，在1150℃炉温下进炉，随炉升温至1150℃，热透后保温4h，出炉后空冷。
S2、锻件时效处理，锻件在850℃炉温下进炉，随炉升温至850℃，热透后保温16h，出炉后空冷。
S3、锻件二次时效，锻件在810℃炉温下进炉，随炉升温至810℃，热透后保温2h，出炉后空冷。
对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1省略了步骤S3。
实施例2
以下实施例2、对比例2中，热处理对象是未经锻造的试棒毛坯，从实施例1的棒材的半径处切取φ13mm*75mm的纵向拉伸试棒毛坯。
由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其特征在于，在锻造前对Ni91合金进行预热处理，所述预热处理包括以下步骤：
S1´、固溶处理，在1080℃炉温下进炉，随炉升温至1080℃，到温后保温4h，然后空冷。
S2´、时效处理，在850℃炉温下进炉，随炉升温至850℃，到温后保温16h，然后空冷。
对比例2
对比例2与实施例2不同之处在于，对比例2采用了不同的固溶温度进行了三组实验，固溶温度分别为1100℃、1120℃、1150℃。
表2 Ni91合金材料热处理后室温拉伸性能
其中，叶片锻件室温拉伸取样位置如图3所示，对比例2和实施例2晶粒度图片见下图4~图7所示。
通过表2实验结果分析可见，本发明上述实施例1，在常用的热处理工艺后增加810℃保温2h的二次时效处理材料的室温拉伸屈服强度Rp0.2提升显著，本发明上述实施例2，对Ni91合金材料进行热处理，将固溶温度优化为1080℃，不仅改善了材料的室温拉伸屈服强度的合格率，而且显著增大材料的室温拉伸断后伸长率富裕度，最终锻件也能达到验收要求。
Claims (2)
1.由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、锻件固溶处理，在1150℃炉温下进炉，随炉升温至1150℃，热透后保温4h，出炉后空冷；
S2、锻件时效处理，锻件在850℃炉温下进炉，随炉升温至850℃，热透后保温16h，出炉后空冷；
S3、锻件二次时效，锻件在810℃炉温下进炉，随炉升温至810℃，热透后保温2h，出炉后空冷。
2.由Ni91合金制备的燃机涡轮叶片的热处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1´、锻件固溶处理，在1080℃炉温下进炉，随炉升温至1080℃，到温后保温4h，然后空冷；
S2´、锻件时效处理，在850℃炉温下进炉，随炉升温至850℃，到温后保温16h，然后空冷。
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