CN114472770B - 一种gh141合金大圆棒材锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，⒈采用快锻机和精锻机联合生产；⒉对快锻机每火次加热工艺及变形量控制：⒊对精锻机加热工艺及变形量和终锻温度控制：与传统的快锻机直接成材以及温度不变或逐渐降温的加热工艺相比，本发明有益技术效果：⑴棒材内部组织均匀性及晶粒度显著改善，中心及1/2半径部位晶粒度可达到均匀5级或更高水平；⑵棒材探伤水平明显提高，探伤灵敏度可达到42db以上；⑶棒材本体横向性能水平明显提升；⑷按此工艺已生产118炉以上Φ200mm和Φ250mm规格的成品棒材，性能合格、稳定，表明该锻造工艺已具备稳定批产能力。

Description

一种GH141合金大圆棒材锻造工艺
技术领域
本发明属于金属材料热加工领域，具体涉及一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，提高热处理后合金本体横向性能和晶粒度水平。
背景技术
GH141合金是在借鉴美国Rene′41合金成分与工艺基础上,经过优化调整合金成分、添加硼,镁,锆等微量元素强化晶界等，研制出的一种沉淀硬化型镍基变形高温合金，使用温度在980℃以下。合金在650℃～900℃范围内具有高的拉伸和持久蠕变强度、抗屈服和抗疲劳性能以及良好的抗氧化性能，被广泛应用在航空航天领域。适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化性能的航空、航天发动机高温零部件。合金的品种有薄板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材、和精密铸件等，
GH141合金中有较高含量的铝、钛、钼等时效和固溶强化元素，属于难变形高温合金，尤其重熔锭由于凝固过程形成的铸态组织，加工塑性更差，锻造开坯难度大，易出现严重表面裂纹，同时该合金性能要求高，标准要求本体横向性能：760℃下抗拉强度不小于835MPa、屈服强度不小于620MPa、伸长率不小于12％、断面收缩率不小于15％，检测不易合格，本体晶粒度是业界公认较难控制的合金之一。
发明内容
本发明公开一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，目的对由铸锭锻制生产的Φ200mm～Φ300mm棒材的本体横向性能、棒材探伤灵敏度、合金本体晶粒度水平能够获得较大提高。
本发明采取以下锻造工艺技术方案：
⒈钢锭准备：自耗钢锭经均匀化退火及表面车光。
⒉采用快锻机镦拔开坯、联合精锻机成材的锻造工艺：
⑴快锻开坯：
①过程使用保温棉保护，降低表面降温速率，减少棒材内外温差；
②快锻工艺：采用高温1160℃～1170℃镦粗+1090℃～1110℃低温拔长+1110℃～1130℃中温拔长的工艺；镦粗变形量20％～25％、低温拔长变形量不小于30％、末火次变形量不小于50％，坯料直接转移至精锻机加热炉升温和保温。
⑵精锻工艺：
精锻机一火次成材，加热温度1110℃～1130℃，保温时间根据坯料尺寸决定，透烧后进行精锻，变形量不小于20％，终锻表面温度不低于950℃。
本发明创新点：
⒈采用快锻机和精锻机联合生产；
⒉快锻机每火次加热工艺及变形量控制：
快锻高温镦粗目的是在钢锭内M6C碳化物回溶状态下钢锭加工塑性较好，对内部铸态组织进行适当破碎，同时增加钢锭截面尺寸，为保证后续变形量做准备；低温保温和拔长工艺可避免晶粒长大，提高锻制变形过程中径向变形深度，提高内部储能，利于棒材内部组织细化，30％的变形量可在钢锭初期整体塑性不是很好的状态下，避免形成表面及内部裂纹，下火次加热变形后经过组织再结晶进一步提高合金塑性；末火次中温加热及50％以上变形量控制，使上火次没有再结晶的组织能够完成静态再结晶，并且组织不至于过分长大，也可保证本火次锻制过程表面塑性的前提下，单火次有足够的变形量使棒材内部充分锻透，增加内部储能，更好的完成动态再结晶，使组织得到细化；
⒊精锻机加热工艺及变形量和终锻温度控制：
精锻采用中温加热和20％以上变形量及终锻温度不低于950℃，可使坯料组织内外完成静态再结晶，形成均匀等轴晶组织，也可保证锻制后棒材边缘完成动态再结晶，从而获得均匀等轴晶组织。
与传统的快锻机直接成材以及温度不变或逐渐降温的加热工艺相比，本发明有益技术效果：
⑴棒材内部组织均匀性及晶粒度显著改善，中心及1/2半径部位晶粒度可达到均匀5级或更高水平；
⑵棒材探伤水平明显提高，探伤灵敏度可达到42db以上；
⑶棒材本体横向性能水平明显提升；
⑷按此工艺已生产118炉以上Φ200mm和Φ250mm规格的成品棒材，性能合格、稳定，表明该锻造工艺已具备稳定批产能力。
附图说明
图1为GH141合金Φ200mm棒材横低倍组织照片；
图2为GH141合金Φ200mm棒材边缘部位金相组织照片(X100)；
图3为GH141合金Φ200mm棒材1/2半径部位金相组织照片(X100)；
图4为GH141合金Φ200mm棒材中心部位金相组织照片(X100)；
图5为GH141合金Φ250mm棒材横低倍组织照片(X100)；
图6为GH141合金Φ250mm棒材边缘部位金相组织照片(X100)；
图7为GH141合金Φ250mm棒材1/2半径部位金相组织照片(X100)；
图8为GH141合金Φ250mm棒材中心部位金相组织照片(X100)。
具体实施方式
下面通过实施例和附图详述本发明。
实施例1、实施例2共同执行工艺：
⑴钢锭准备：Φ508mm自耗锭经均匀化退火及表面车光；
⑵采用快锻机镦拔开坯联合精锻机成材的锻造工艺；
⑶快锻开坯过程使用保温棉进行保护，降低表面降温速率，减少棒材内外温差。
实施例1：
执行工艺：Φ508mm自耗锭生产Φ200mm棒材。
⑷快锻工艺：采用高温1160℃镦粗+1110℃低温拔长+1130℃中温拔长的工艺；镦粗变形量23.5％、低温拔长变形量48％、末火次变形量61％，坯料直接转移至精锻机加热炉进行升温和保温。
⑸精锻工艺：精锻机一火次成材，加热温度1110℃～1130℃，保温时间120min，透烧后进行精锻生产，变形量23.6％，终锻表面温度950℃。
⑹棒材横向低倍组织如图1所示；
棒材外缘位置显微组织如图2所示；
棒材1/2半径位置显微组织如图3所示；
棒材中心位置显微组织如图4所示。
实施例2：
执行工艺：Φ508mm自耗锭生产Φ250mm棒材。
⑷快锻工艺：采用高温1160℃镦粗+1100℃低温拔长+1120℃中温拔长的工艺；镦粗变形量23.5％、低温拔长变形量35％、末火次变形量55.8％，坯料直接转移至精锻机加热炉进行升温和保温。
⑸精锻工艺：精锻机一火次成材，加热温度1110℃～1130℃，保温时间150min，透烧后进行精锻生产，变形量21.9％，终锻表面温度960℃。
⑹棒材横向低倍组织如图5所示；
棒材外缘位置显微组织如图6所示；
棒材1/2半径位置显微组织如图7所示；
棒材中心位置显微组织如图8所示。

Claims (3)

1.一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，其特征在于，所述锻造工艺的技术方案：
㈠钢锭准备：自耗钢锭经均匀化退火及表面车光；
㈡采用快锻机镦拔开坯、精锻机成材的锻造工艺：
⑴快锻开坯：
①过程使用保温棉保护，降低表面降温速率，减少棒材内外温差；
②快锻工艺：采用高温1160℃～1170℃镦粗+1090℃～1110℃低温拔长+1110℃～1130℃中温拔长的工艺；镦粗变形量20％～25％、低温拔长变形量不小于30％、末火次变形量不小于50％，坯料直接转移至精锻机加热炉升温和保温；
⑵精锻工艺：
精锻机一火次成材，加热温度1110℃～1130℃，保温时间根据坯料尺寸决定，透烧后进行精锻，变形量不小于20％，终锻表面温度不低于950℃。
2.根据权利要求1所述一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，其特征在于，所述大圆棒材为Φ200mm棒材，采用Φ508mm自耗锭生产；
⑴快锻工艺：采用高温1160℃镦粗+1110℃低温拔长+1130℃中温拔长的工艺；镦粗变形量23.5％、低温拔长变形量48％、末火次变形量61％，坯料直接转移至精锻机加热炉进行升温和保温；
⑵精锻工艺：精锻机一火次成材，加热温度1110℃～1130℃，保温时间120min，透烧后进行精锻生产，变形量23.6％，终锻表面温度950℃。
3.根据权利要求1所述一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，其特征在于，所述大圆棒材为Φ250mm棒材，采用Φ508mm自耗锭生产；
⑴快锻工艺：采用高温1160℃镦粗+1100℃低温拔长+1120℃中温拔长的工艺；镦粗变形量23.5％、低温拔长变形量35％、末火次变形量55.8％，坯料直接转移至精锻机加热炉进行升温和保温；
⑵精锻工艺：精锻机一火次成材，加热温度1110℃～1130℃，保温时间150min，透烧后进行精锻生产，变形量21.9％，终锻表面温度960℃。
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