CN114703434B - 一种Haynes214合金带箔材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种Haynes214合金带箔材的制备方法，具体工艺流程为：熔炼、开坯锻造、热轧制、固溶处理+酸洗+喷砂、反复进行冷轧+退火、成品固溶处理。开坯锻造加热温度为1030℃~1150℃，总变形量35%~60%；热轧制加热温度为1150℃~1250℃，总变形量85%~95%；固溶处理为1100℃~1180℃下保温30‑60分钟，水冷，表面酸洗、喷砂；冷轧制中轧制速度为4‑30米/分钟，两次退火间冷轧变形量为30%~60%；中间退火温度为1050℃‑1150℃；成品固溶处理为在1065℃~1120℃下保温10‑60分钟，保温结束后采用99.999%高纯氩气冷却，从保温温度至200℃，冷却速率大于180℃/min，之后需板型矫正。采用本发明所述方法制备得到的带箔材具有尺寸精度高，表面光洁，均匀一致性好等优点，可满足更高的使用要求。

Description

一种Haynes214合金带箔材的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工领域，具体提供一种Haynes214合金带箔材的制备方法。
背景技术
Haynes 214合金是一种Ni-Cr-Al基变形高温合金，具有优良的高温抗氧化性能，适用于小应力高温条件下使用。Haynes 214合金最大的特点就是在Ni-Cr基体中加入了较高含量的Al（约5%），高Al含量使得合金在高温下形成Al2O3+ Cr2O3双相保护层。这种混合保护层比其他耐高温氧化合金的单一Cr2O3保护层具有更佳的抗高温氧化能力，因此该合金的最高抗氧化使用温度可达1315℃。此外，该合金在渗碳环境、渗氮环境、氯气环境中也具有非常好的耐蚀性能，因此应用于蜂窝状密封设施、火焰罩、燃烧器等装置的制备。
对于Haynes214合金来说，存在以下几个主要问题：
（1）材料加工制备难度大：
Haynes214合金中Al含量较高，热加工温度范围窄，热处理过程易析出强化相和表面氧化层，使得后续冷加工塑性降低、变形抗力增大。冷、热加工及热处理的难度均较大。
（2）带箔材成形方法研究不系统，质量不稳定：
影响合金带箔材成形的因素繁多，包括材料、设备、方法等多个方面，且各参数间关系复杂。由于Haynes214合金δ0.076mm×200 mm这种超薄的宽幅箔材以前未生产过，对于设备参数的合理选择、尺寸和材料的最优化设计、不同道次的变形量，变形速率，以及消除应力退火制度的控制，相互间的匹配，需要深入系统的研究。比如道次变形量必须控制到一定程度才能够获得完全再结晶组织，但变形量过大将会引起带坯硬化，性能超标或者开裂、加工性恶化。此外，由于航空用带箔材尺寸精度、表面质量、组织性能均匀性的要求都很高，即使带箔材可以成形，组织性能合格，如果尺寸达不到规定的精度、表面质量不佳、组织均匀性较差，依然会导致后续零件无法制备等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Haynes214合金带箔材的制备方法，采用冷轧加退火的方法，可减少不均匀变形，获得均匀、合适的组织，得到合格的精密带箔材，并满足更高的使用要求。
本发明的技术方案如下：
一种Haynes214合金带箔材的制备方法，工艺流程包括：熔炼、开坯锻造、热轧制、固溶处理+酸洗+喷砂、反复进行冷轧+退火、成品固溶处理。
具体工艺流程如下：
（1）熔炼：采用真空感应加电渣重熔的方法熔炼Haynes214合金铸锭；
（2）开坯锻造：加热温度为1030℃~1150℃，控制变形量为35%~60%，将合金铸锭锻造成板坯；
（3）热轧制：加热温度为1150℃~1250℃，控制变形量85%~95%，热轧成带坯；
（4）固溶处理+酸洗+喷砂：固溶处理温度1100℃~1180℃，保温时长30~60分钟，水冷，之后表面酸洗、喷砂；
（5）冷轧制：室温条件下进行，轧制速度控制在4~30米/分钟，两次退火间控制冷轧变形量为30%~60%；
（6）中间退火：退火温度1050℃~1150℃，厚度≥0.5mm的带材热处理采用氨分解在线退火，风冷，走带速度控制为0.5~5.0米/分钟，表面处理；厚度＜0.5mm的带材或箔材采用真空热处理退火，纯氩气冷却；
（7）成品固溶处理。
作为优选的技术方案：
步骤（2）中，开坯锻造后板坯厚度为55mm-65mm。
步骤（3）中，热轧后带坯厚度为4.5mm-6.0mm。
步骤（5）中，冷轧过程的最后一个轧程冷轧变形量为35%~50%。
步骤（6）中，厚度＜0.5mm的带材或箔材采用真空热处理退火，退火温度为1050℃~1150℃，保温10~60分钟，保温结束后采用纯度为99.999%高纯氩气冷却，从保温温度至200℃，冷却速率大于180℃/min。
步骤（7）中，在成品后进行成品固溶处理，采用真空热处理方法，保温温度1065℃~1120℃，保温时间10~60分钟，保温结束后采用纯度为99.999%高纯氩气冷却，从保温温度至200℃，冷却速率大于180℃/min，之后需板型矫正。
制备得到的成品最小厚度为0.076mm±0.005mm，宽度在200mm以上。
本发明的有益效果为：
在多辊冷轧机上，在室温条件下冷轧Haynes214合金带箔材，最小厚度规格达0.076mm±0.005mm，宽度可达200mm以上。在冷轧过程中，控制每道次变形量，最大限度的避免了冷轧过程中的不均匀变形，使每道次带箔材组织均发生再结晶，并且不产生裂纹、镰刀弯、褶皱、麻坑等缺陷。
本发明成品热处理采用真空热处理保温+高冷速纯氩气冷却+板型矫正技术，保证获得均匀的组织和良好的表面质量及优异的板型。采用本发明所述方法制备的带箔材具有尺寸精度高、表面光洁、均匀一致性好等优点，节省原材料和工时，方法简单、经济、效益好，可满足更高的使用要求。
附图说明
图1 厚度60mm热锻造板坯图片；
图2 实施例3厚度0.076mm箔材图片；
图3 实施例3厚度0.076mm箔材抛光后组织；
图4 实施例3厚度0.076mm箔材晶粒组织。
具体实施方式
下面将结合实施例来详述本发明，如未特殊说明，本发明所述纯氩气的纯度为99.999%：
实施例1
经真空感应加电渣熔炼制备Haynes214合金铸锭，在1050℃~1120℃温度下锻造成60mm厚板坯，变形量约为45％，制备所得板坯如图1所示；加热至1150℃热轧成5.0mm带坯，变形量约为91％；再经1160℃×60分钟固溶处理，水冷后酸洗、喷砂，然后将此带坯进行冷轧、退火反复4次，轧制成0.6mm×210mm带材。轧制过程参数见表1。
表1 实施例1轧制过程参数
Figure 533416DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
经真空感应加电渣熔炼Haynes214合金铸锭，在1050℃~1120℃锻造成60mm厚板坯，变形量约为45％；加热至1200℃热轧成5.0mm带坯，变形量约为91％；再经1160℃×60分钟固溶处理，水冷后酸洗、喷砂，然后将此带坯进行冷轧、退火反复6次，轧制成0.2mm×210mm带材。轧制过程参数见表2。
表2 实施例2轧制过程参数
Figure 115707DEST_PATH_IMAGE002
实施例3
经真空感应加电渣熔炼Haynes214合金铸锭，在1050℃~1120℃锻造成60mm厚板坯，变形量约为45％；加热至1250℃热轧成5.0mm带坯，变形量约为91％；再经1120℃×60分钟固溶处理，水冷后酸洗、喷砂，然后将此带坯进行冷轧、退火反复8次，轧制成0.076mm×210mm箔材，制备所得箔材如图2所示，图3为该箔材抛光后组织，图4为该箔材晶粒组织。轧制过程参数见表3。
表3 实施例3轧制过程参数表
Figure 775358DEST_PATH_IMAGE003
实施例4
经真空感应加电渣熔炼Haynes214合金铸锭，在1080℃~1150℃锻造成55mm厚板坯，变形量约为60％；加热至1190℃热轧成6.0mm带坯，变形量约为89％；再经1100℃×50分钟固溶处理，水冷后酸洗、喷砂，然后将此带坯进行冷轧、退火反复8次，轧制成0.076mm×210mm箔材。轧制过程参数见表4。
表4 实施例4轧制过程参数表
Figure 468508DEST_PATH_IMAGE004
实施例5
经真空感应加电渣熔炼Haynes214合金铸锭，在1030℃~1100℃锻造成65mm厚板坯，变形量约为35％；加热至1210℃热轧成4.5mm带坯，变形量约为93％；再经1180℃×30分钟固溶处理，水冷后酸洗、喷砂，然后将此带坯进行冷轧、退火反复7次，轧制成0.076mm×210mm箔材。轧制过程参数见表5。
表5 实施例5轧制过程参数表
Figure 500311DEST_PATH_IMAGE005
对比例1
采用与实施例1相同工艺获得0.6mm×210mm带材，之后经1080℃氨分解在线退火，表面修磨后，拟冷轧至厚度0.22mm，变形量约为63%，但带材发生断裂未能轧制至设定厚度，仅冷轧至厚度0.25mm。带材中间退火后继续冷轧加工轧制至厚度0.16mm，中间退火后拟冷轧至成品0.076mm厚度箔材，但带材冷轧至0.083mm时再次发生断裂未能轧制至设定厚度。厚度0.083mm带坯再次中间退火后冷轧至成品厚度0.076mm。轧制过程参数见表6。
表6 对比例1轧制过程参数
Figure 519083DEST_PATH_IMAGE006
制得的Haynes214合金带箔材性能见表7：
表7 Haynes214合金带箔材最终产品力学性能
Figure 400451DEST_PATH_IMAGE007
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种Haynes214合金带箔材的制备方法，其工艺流程如下：
（1）熔炼：采用真空感应加电渣重熔的方法熔炼Haynes214合金铸锭；
（2）开坯锻造：加热温度为1030℃~1150℃，控制变形量为35%~60%，将合金铸锭锻造成板坯；
（3）热轧制：加热温度为1150℃~1250℃，控制变形量85%~95%，热轧成带坯；
（4）固溶处理+酸洗+喷砂：固溶处理温度1100℃~1180℃，保温时长30-60分钟，水冷，之后表面酸洗、喷砂；
（5）冷轧制：室温条件下进行，轧制速度控制在4~30米/分钟，两次退火间控制冷轧变形量为30%~60%；
（6）中间退火：退火温度1050℃~1150℃，厚度≥0.5mm的带材热处理采用氨分解在线退火，风冷，走带速度控制为0.5~5.0米/分钟，表面处理；厚度＜0.5mm的带材或箔材采用真空热处理退火，保温时长为10~60分钟，保温结束后采用纯度为99.999%高纯氩气冷却，从保温温度至200℃，冷却速率大于180℃/min；
（7）成品固溶处理：采用真空热处理方法，保温温度1065℃~1120℃，保温时间10 ~60分钟，保温结束后采用纯度为99.999%高纯氩气冷却，从保温温度至200℃，冷却速率大于180℃/min，板型矫正。
2.按照权利要求1所述Haynes214合金带箔材的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，开坯锻造后板坯厚度为55mm-65mm。
3.按照权利要求1所述Haynes214合金带箔材的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，热轧后带坯厚度为4.5mm-6.0mm。
4.按照权利要求1所述Haynes214合金带箔材的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，最后一个轧程冷轧变形量为35%~50%。
5.按照权利要求1所述Haynes214合金带箔材的制备方法，其特征在于：制备得到的成品最小厚度为0.076mm±0.005mm，宽度在200mm以上。
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