CN117488221A - 一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁镍基高温合金均匀化开坯方法，属于高温合金技术领域，用于解决现有大尺寸铁镍基高温合金铸锭开坯后经常存在组织粗大，或者组织不均匀的问题。该方法包括：一级均匀化处理、第一次短时高温均匀化、预镦粗、第二次短时高温均匀化和两镦两拔；其中，第一次短时高温均匀化的温度高于一级均匀化处理的温度，两镦两拔采用窄温区锻造+逐次降温的方式。该方法通过采用窄温区、逐次降温的两镦两拔锻造实现了得到均匀细晶的棒料组织。

Description

一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，特别涉及一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法。

背景技术

镍基合金作为航空航天和能源动力行业中的重要材料，其市场需求量日渐增长。GH4169、GH4706等镍基合金由于具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，并且成本相对较低，因而成为目前大型化燃气轮机轮盘中用量最广的高温合金。

随着服役条件的日益苛刻，同时为了降低生产成本，高温合金的锭型尺寸不断扩大，使铸锭中偏析更加严重，组织不均匀性加剧，进一步降低了该类合金的热加工塑性。因此，变形高温合金的第一步热变形—开坯，已经成为限制产品成材率的生产瓶颈之一。现有工艺中，大尺寸铁镍基高温合金铸锭开坯后经常存在组织粗大，或者组织不均匀，易出现裂纹的问题。

发明内容

鉴于上述情况，本发明旨在提供一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，用于解决现有工艺中，大尺寸铁镍基高温合金铸锭开坯后经常存在组织粗大，或者组织不均匀，易出现裂纹的问题之一。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，包括：一级均匀化处理、第一次短时高温均匀化、预镦粗、第二次短时高温均匀化和两镦两拔；其中，第一次短时高温均匀化的温度高于一级均匀化处理的温度，两镦两拔采用窄温区锻造+逐次降温的方式。

进一步的，铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法包括如下步骤：

S1、将铁镍基高温合金铸锭在T₀保温进行一级均匀化处理，然后升高温度至T₀+ΔT₁保温进行第一次短时高温均匀化处理；其中，ΔT₁＝20～40℃；

S2、将炉温降至T₀-ΔT₁对铁镍基高温合金铸锭保温2h以上，然后出炉对其进行预镦粗；

S3、预镦粗后的铸锭回炉保温进行第二次短时高温均匀化处理，保温温度控制在T₀+ΔT₂；然后将温度降至T₀-ΔT₁保温至少2h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗；ΔT₂＝0～40℃；

S4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₃，保温至少2h以上，然后出炉进行第一次拔长；ΔT₃＝40～60℃；

S5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₄，保温至少2h以上，然后出炉进行第二次镦粗；ΔT₄＝60～80℃；

S6、将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₅，保温至少2h以上，然后出炉进行第二次拔长得到b；ΔT₅＝80～110℃。

进一步的，S2中，预镦粗的变形量为10％～30％。

进一步的，S2中，预镦粗的变形速率为0.001～0.01s^-1。

进一步的，S3中，第一次镦粗的变形量大于预镦粗的变形量。

进一步的，S3中，第一次镦粗的变形量为30％～40％。

进一步的，S3中，第一次镦粗的变形速率控制在0.001～0.01s^-1。

进一步的，一级均匀化处理的保温时间为t₀，第一次短时高温均匀化处理的保温时间为t₁，第二次短时高温均匀化处理的保温时间为t₂，控制上述保温时间与铸锭直径符合下述关系：

铸锭直径为300～400mm，t₀为14～17h，t₁为14～17h，t₂为17～20h；

铸锭直径为400～500mm，t₀为17～20h，t₁为17～20h，t₂为20～23h；

铸锭直径为500～600mm，t₀为20～24h，t₁为20～24h，t₂为23～27h；

铸锭直径为600～700mm，t₀为24～28h，t₁为24～28h，t₂为27～31h；

铸锭直径为700～800mm，t₀为28～34h，t₁为28～34h，t₂为31～37h；

铸锭直径为800～900mm，t₀为34～40h，t₁为34～40h，t₂为37～43h；

铸锭直径为900mm，t₀≥40h，t₁≥40h，t₂≥43h。

进一步的，S4中，第一次拔长的变形量为20％～40％。

进一步的，S5中，第二次镦粗的变形量为30％～40％。

进一步的，S6中，第二次拔长的变形量为30％～40％。

与现有技术相比，本发明可以至少实现以下有益效果之一：

本发明的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法先通过采用一级均匀化处理消除合金中的低熔点相，然后进行第一次短时高温均匀化处理，消除一部分偏析但仍然残留一些枝晶，这些残留的枝晶在预镦粗过程中成为再结晶形核点有利于发生再结晶；预镦粗后明显缩短了偏析元素的扩散距离，预镦粗后再进行第二次短时高温均匀化处理，提高了偏析消除的效率，同时使分散的再结晶组织进行充分地静态再结晶，进一步打破了柱状晶的组织遗传；窄温区两镦两拔，每火次依次降温，确保每一或完成后均比上一火获得了更细的晶粒组织。最后一火拔长通过大变形量+低温的变形方式确保了均匀细晶的组织。本发明的方法通过精确控制各个工艺的顺序，并精确控制各个步骤的工艺参数，将均匀化退火与镦粗过程有机结合，提高了大尺寸铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯的效率和质量。通过采用窄温区、逐次降温的两镦两拔锻造实现了得到均匀细晶的棒料组织。

本发明的方法得到的晶粒组织细小、均匀，例如晶粒度细于5级，最大晶粒级差不超过3级，例如，直径550mm以下的铁镍基高温合金铸锭经过该方法处理后最大晶粒级差不超过2级。

本发明的方法不易出现裂纹，成品率高，工艺安全。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是实施例1中GH4169合金铸锭预镦粗+保温后的再结晶组织；

图2是实施例1中GH4169合金铸锭第一次拔长结束后的再结晶组织；

图3是实施例1中GH4169合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织；

图4是实施例2中GH4706合金铸锭预镦粗+保温后的再结晶组织；

图5是实施例2中GH4706合金铸锭第一次拔长结束后的再结晶组织；

图6是实施例2中GH4706合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织；

图7是实施例3中GH4169合金铸锭预镦粗+保温后的再结晶组织；

图8是实施例3中GH4169合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织；

图9是实施例4中GH4169合金铸锭预镦粗+保温后的再结晶组织；

图10是实施例4中GH4169合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织；

图11是实施例5中GH4706合金铸锭预镦粗+保温后的再结晶组织；

图12是实施例5中GH4706合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织；

图13是对比例1中GH4169合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织；

图14是对比例2中GH4169合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织；

图15是对比例3中GH4706合金铸锭第二次拔长结束后的再结晶组织。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

发明人在研究过程中发现，大尺寸(例如直径为300mm以上)的GH4169、GH4706等镍基合金铸锭开坯后经常存在组织粗大，或者组织不均匀，易出现裂纹的问题。因此，发明人经过深入研究，提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，能够使大尺寸的铁镍基高温合金铸锭的组织细化，均匀性得到改善，热加工性能提高，裂纹敏感性降低，从而为后续闭模锻造提供组织和性能均达标的棒材坯料。

本发明提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，包括：一级均匀化处理、第一次短时高温均匀化、预镦粗、第二次短时高温均匀化和两镦两拔；其中，第一次短时高温均匀化的温度高于一级均匀化处理的温度，两镦两拔采用窄温区锻造+逐次降温的方式。

具体的，本发明的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法尤其适用于直径为300mm以上的镍基高温合金铸锭。

具体的，铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法包括如下步骤：

S1、将铁镍基高温合金铸锭在T₀保温进行一级均匀化处理，然后升高温度至T₀+ΔT₁保温进行第一次短时高温均匀化处理；其中，ΔT₁＝20～40℃；

S2、将炉温降至T₀-ΔT₁对铁镍基高温合金铸锭保温2h以上，然后出炉对其进行预镦粗；

S3、预镦粗后的铸锭回炉保温进行第二次短时高温均匀化处理，保温温度控制在T₀+ΔT₂；然后将温度降至T₀-ΔT₁保温至少2h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗；ΔT₂＝0～40℃；

S4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₃，保温至少2h以上，然后出炉进行第一次拔长；ΔT₃＝40～60℃；

S5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₄，保温至少2h以上，然后出炉进行第二次镦粗；ΔT₄＝60～80℃；

S6、将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₅，保温至少2h以上，然后出炉进行第二次拔长得到b；ΔT₅＝80～110℃。

具体的，上述S1中，一级均匀化处理的目的是使铁镍基高温合金铸锭中的有害相laves相全部回溶但不发生初熔，否则会使铸锭塑性变差导致开坯过程中开裂；因此控制T₀的范围为1140～1160℃。

具体的，上述S1中，第一次短时高温均匀化处理的作用是适当消除铸锭中的一部分枝晶偏析，但仍然残留一些枝晶，这些残留的枝晶在后续的预镦粗过程中成为再结晶形核点，有利于发生再结晶。

具体的，上述S2中，预镦粗的目的是：1.破碎部分柱状晶；2.通过预镦粗的压缩效应使残留的枝晶间距变小，减小元素扩散距离，从而有利于下一步的快速扩散；3.使铸态晶界、残留枝晶的枝晶间、碳化物附近发生部分动态再结晶。预镦粗的变形量过大时，铸锭易开裂；变形量过小时，达不到缩小残留枝晶的枝晶间距的作用，从而无法达到减小偏析元素扩散距离的效果。预镦粗变形速率过大时，增加了铸锭开裂风险系数，变形速率过小时，一方面铸锭冷却快导致温度低，因此所需的镦粗力明显增加，另一方面铸锭容易发生冷裂，造成铸锭的报废。因此，控制预镦粗的变形量为10％～30％(例如变形量可以为10％、15％、20％、25％、30％等)，预镦粗的变形速率为0.001～0.01s^-1(变形速率可以为0.002s^-1、0.005s^-1、0.008s^-1等)。

具体的，上述S2中，预镦粗后明显缩短了偏析元素的扩散距离，预镦粗后再进行第二次短时高温均匀化处理，提高了偏析消除的效率，同时使分散的再结晶组织进行充分地静态再结晶，进一步打破了柱状晶的组织遗传。

具体的，上述S3中，将温度降至T₀-ΔT₁保温至少2h后出炉，确保铸锭从表面到心部温度一致。

具体的，上述S3中，第一次镦粗的变形量大于预镦粗的变形量。

具体的，上述S3中，第一次镦粗的变形量过大，铸锭开裂风险提高，过小无法破碎铸态晶粒，效果较差，影响最终的性能；第一次镦粗变形速率过大，铸锭容易开裂，过小会明显增加镦粗力和铸锭开裂风险。因此，控制第一次镦粗的变形量为30％～40％(例如变形量可以为30％、35％、40％等)，第一次镦粗的变形速率控制在0.001～0.01s^-1(例如变形速率可以为0.002s^-1、0.005s^-1、0.008s^-1等)，第一次镦粗的终锻温度控制在950℃以上，例如950～1000℃。经过第一次镦粗后，铸锭再结晶比例大大提高，结合后续的拔长工艺可以获得均匀的开坯组织。

具体的，上述第一次短时高温均匀化处理时，保温温度不能太低，否则不利于偏析元素的扩散；保温时间不宜过长，因此，应选择恰当的时间，使铸锭中还残留一部分枝晶组织；一级均匀化处理的保温时间为t₀，第一次短时高温均匀化处理的保温时间为t₁，第二次短时高温均匀化处理的保温时间为t₂，发明人经过深入研究，控制上述保温时间与铸锭直径符合下述关系：

铸锭直径为300～400mm，t₀为14～17h，t₁为14～17h，t₂为17～20h；

铸锭直径为400～500mm，t₀为17～20h，t₁为17～20h，t₂为20～23h；

铸锭直径为500～600mm，t₀为20～24h，t₁为20～24h，t₂为23～27h；

铸锭直径为600～700mm，t₀为24～28h，t₁为24～28h，t₂为27～31h；

铸锭直径为700～800mm，t₀为28～34h，t₁为28～34h，t₂为31～37h；

铸锭直径为800～900mm，t₀为34～40h，t₁为34～40h，t₂为37～43h；

铸锭直径为900mm，t₀≥40h，t₁≥40h，t₂≥43h。

具体的，上述S4中，第一次拔长的变形量过大，开裂风险大，并且两端容易出现缩头现象，变形量过小达不到动态再结晶所需的临界变形量。第一次拔长的变形速率过大，一方面坯料易开裂，另一方面对于大规格坯料，外表面由于温降导致温度较低，心部则在大变形速率下产生温升，导致坯料内外组织差异较大。第一次拔长的变形速率过小，由于温降问题，需要增加火次来完成拔长过程，导致已经拔长的部分经历空烧而发生晶粒长大，新出炉拔长的部分则组织细小。因此，控制第一次拔长的变形量为20％～40％，第一次拔长的变形速率控制在0.01～0.1s^-1，终锻温度控制在950℃以上。

具体的，上述S4中，第一次拔长结束后铸锭完成了铸态组织到锻态组织的转变。

具体的，上述S5中，第二次镦粗的温度低于第一次镦粗的温度，这样有利于细晶的控制。

具体的，上述S5中，第二次镦粗的变形量过大，坯料开裂风险大。第二次镦粗的变形量过小，会存在镦不透的现象，并且由于达不到组织动态再结晶所需的变形量而无法实现动态再结晶。第二次镦粗的变形速率过大，坯料易开裂；第二次镦粗的变形速率过小，两端温降大导致端头易开裂。因此，控制第二次镦粗的变形量为30％～40％，第二次镦粗的变形速率控制在0.01～0.1s^-1，终锻温度控制在950℃以上。

具体的，上述S6中，第二次拔长，由于是最终的成形火次，该火次变形量过大，容易发生开裂，或者内外部组织不均匀，变形量过小，达不到动态再结晶临界变形量，无法有效地实现再结晶细化的效果。第二次拔长的变形速率过大，容易发生开裂，造成最终产品的报废；变形速率过小会由于温降问题导致温度偏低，无法实现通过一火次拔长就达到动态再结晶细化的效果。因此，控制第二次拔长的变形量为30％～40％，第二次拔长的变形速率控制在0.01～0.1s^-1，终锻温度控制在930℃以上。第二次拔长时，温度更低，变形量较大，这样有利于达到均匀细晶的组织状态。

具体的，上述镦粗和拔长操作可在快锻液压机上进行，也可在水压机上进行。

具体的，上述S6处理后得到的组织晶粒细小、均匀，例如晶粒度细于5级，最大晶粒级差不超过3级。

与现有技术相比，本发明的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法先通过采用一级均匀化处理消除合金中的低熔点相，然后进行第一次短时高温均匀化处理，消除一部分偏析但仍然残留一些枝晶，这些残留的枝晶在预镦粗过程中成为再结晶形核点有利于发生再结晶；预镦粗后明显缩短了偏析元素的扩散距离，预镦粗后再进行第二次短时高温均匀化处理，提高了偏析消除的效率，同时使分散的再结晶组织进行充分地静态再结晶，进一步打破了柱状晶的组织遗传；窄温区两镦两拔，每火次依次降温，确保每一或完成后均比上一火获得了更细的晶粒组织。最后一火拔长通过大变形量+低温的变形方式确保了均匀细晶的组织。本发明的方法通过精确控制各个工艺的顺序，并精确控制各个步骤的工艺参数，将均匀化退火与镦粗过程有机结合，提高了大尺寸铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯的效率和质量。通过采用窄温区、逐次降温的两镦两拔锻造实现了得到均匀细晶的棒料组织。

本发明的方法得到的组织组织晶粒细小、均匀，例如晶粒度细于5级，最大晶粒级差不超过3级，例如，直径550mm以下的铁镍基高温合金铸锭经过该方法处理后最大晶粒级差不超过2级。

实施例1

本实施例提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，包括：

步骤1、将通过真空感应熔炼+真空自耗重熔双联工艺冶炼得到的Φ508mm的GH4169合金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程包括一级均匀化和第一次短时高温均匀化，一级均匀化为1160℃保温24h，第一次短时高温均匀化为1200℃保温20h；

步骤2、将炉温降至1120℃保温，并对铸锭保温6h，然后对其进行预镦粗，预镦粗变形量为15％，变形速率为0.008s^-1；

步骤3、预镦粗后的铸锭回炉进行保温，保温温度为1180℃，保温时间为25h，保温结束后的晶粒组织见图1；将温度降至1120℃保温6h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗，镦粗变形量为35％，变形速率为0.01s^-1；

步骤4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温度为1110℃，保温6h后出炉进行第一次拔长，第一次拔长的变形量为40％，拔长变形速率控制在为0.02s^-1，第一次拔长后的晶粒组织见图2；

步骤5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度为1090℃，保温6h，然后出炉进行第二次镦粗，第二次镦粗的镦粗变形量为30％，镦粗变形速率控制在0.01s^-1，终锻温度控制在950℃以上；

步骤6、将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度为1060℃，保温6h然后出炉进行第二次拔长，第二次拔长的变形量为35％，拔长变形速率控制在0.05s^-1，终锻温度控制在930℃以上。

本实施例开坯后棒料0.5R(棒料横截面上中心到0.5倍半径以内的区域)以内的晶粒度达到了5.5级，其晶粒组织见图3，晶粒均匀，不同部位的最大晶粒度级差为2级。本实施例生产过程中未出现裂纹，成品率高。

实施例2

本实施例提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，包括：

步骤1、将通过真空感应熔炼+真空自耗重熔双联工艺冶炼得到的Φ620mm的GH4706合金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程包括一级均匀化和第一次短时高温均匀化，一级均匀化处理工艺为1160℃保温27h，第一次短时高温均匀化为1190℃保温25h；

步骤2、将炉温降至1140℃保温，并对铸锭保温8h，然后对其进行一次预镦粗，预镦粗变形量为18％，变形速率为0.006s^-1；

步骤3、预镦粗后的铸锭回炉进行保温，保温温度为1200℃，保温时间为27h，保温后的晶粒组织见图4；将温度降至1140℃保温8h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗，镦粗变形量为35％，变形速率为0.005s^-1；

步骤4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度为1120℃，保温8h后出炉进行第一次拔长，拔长变形量为40％，拔长变形速率控制在0.01s^-1，终锻温度控制在950℃以上，第一次拔长结束后的晶粒组织见图5；

步骤5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度为1100℃，保温8h，然后出炉进行第二次镦粗，镦粗变形量为30％，镦粗变形速率控制在0.01s^-1，终锻温度控制在950℃以上；

步骤6，将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度为1070℃，保温8h然后出炉进行第二次拔长，拔长变形量为40％，拔长变形速率控制在0.03s^-1，终锻温度控制在930℃以上。

本实施例开坯结束后棒料0.5R以内的晶粒度达到了5级，其晶粒组织见图6，晶粒均匀，不同部位的最大晶粒度级差为3级。本实施例生产过程中未出现裂纹，成品率高。

实施例3

本实施例提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，包括：

步骤1、将通过真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔三联工艺冶炼得到的Φ406mm的GH4169金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程包括一级均匀化和第一次短时高温均匀化，一级均匀化为1160℃保温18h，第一次短时高温均匀化为1200℃保温18h；

步骤2、将炉温降至1120℃保温，并对铸锭保温5h，然后对其进行预镦粗，预镦粗变形量为18％，变形速率为0.006s^-1；

步骤3、预镦粗后的铸锭回炉进行保温，保温温度为1190℃，保温时间为20h，保温结束后的晶粒组织见图7；将温度降至1130℃保温5h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗，镦粗变形量为36％，变形速率为0.006s^-1；

步骤4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度为1120℃，保温5h后出炉进行拔长，拔长变形量为35％，拔长变形速率控制在0.05s^-1；

步骤5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度为1080℃，保温5h然后出炉进行第二次镦粗，镦粗变形量为30％，镦粗变形速率控制在0.03s^-1，终锻温度控制在950℃以上；

步骤6、将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度为1070℃，保温5h然后出炉进行第二次拔长，拔长变形量为35％，拔长变形速率控制在0.03s^-1，终锻温度控制在930℃以上。

本实施例开坯后棒料晶粒度控制在7级，其晶粒组织见图8，晶粒均匀，不同部位的最大晶粒度级差为2级。本实施例生产过程中未出现裂纹，成品率高。

实施例4

本实施例提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，包括：

步骤1、将通过真空感应熔炼+真空自耗重熔双联工艺冶炼得到的Φ350mm的GH4169合金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程包括一级均匀化和第一次短时高温均匀化，一级均匀化为1160℃保温16h，第一次短时高温均匀化为1200℃保温15h；

步骤2、将炉温降至1140℃保温，并对铸锭保温4h，然后对其进行预镦粗，预镦粗变形量为16％，变形速率为0.008s^-1；

步骤3、预镦粗后的铸锭回炉进行保温，保温温度为1190℃，保温时间为20h，保温结束后的晶粒组织见图9；将温度降至1140℃保温4h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗，镦粗变形量为30％，变形速率为0.005s^-1；

步骤4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度为1120℃，保温4h后出炉进行拔长，拔长变形量为35％，拔长变形速率控制在0.04s^-1；

步骤5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度为1100℃，保温4h然后出炉进行第二次镦粗，镦粗变形量为33％，镦粗变形速率控制在0.04s^-1，终锻温度控制在950℃以上；

步骤6、将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度选择在1070℃，保温4h然后出炉进行第二次拔长，拔长变形量为34％，拔长变形速率控制在0.05s^-1，终锻温度控制在930℃以上。

本实施例开坯结束后棒料0.5R以内的晶粒度达到了7级，其晶粒组织见图10，晶粒均匀，不同部位的最大晶粒度级差为1级。本实施例生产过程中未出现裂纹，成品率高。

实施例5

本实施例提供了一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，包括：

步骤1、将通过真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔双联工艺冶炼得到的Φ495mm的GH4706合金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程包括一级均匀化和第一次短时高温均匀化，一级均匀化为1150℃保温17h，第一次短时高温均匀化为1190℃保温18h；

步骤2、将炉温降至1130℃保温，并对铸锭保温5h，然后对其进行预镦粗，预镦粗变形量为17％，变形速率为0.007s^-1；

步骤3、预镦粗后的铸锭回炉进行保温，保温温度为1190℃，保温时间为22h，保温结束后其晶粒组织见图11；将温度降至1130℃保温5h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗，镦粗变形量为32％，变形速率为0.007s^-1；

步骤4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度为1110℃，保温5h后出炉进行拔长，拔长变形量为37％，拔长变形速率控制在0.04s^-1；

步骤5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度为1090℃，保温5h然后出炉进行第二次镦粗，镦粗变形量为32％，镦粗变形速率控制在0.01s^-1，终锻温度控制在950℃以上；

步骤6、将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度选择在1070℃，保温5h然后出炉进行第二次拔长，拔长变形量为37％，拔长变形速率控制在0.07s^-1，终锻温度控制在930℃以上。

本实施例开坯后棒料0.5R以内的晶粒度控制在6级，其晶粒组织见图12，晶粒均匀，不同部位的最大晶粒度级差为2级。本实施例生产过程中未出现裂纹，成品率高。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效形成的技术方法，均落在本发明要求的保护范围内。

发明人在研究过程中进行了大量研究，现将其中一些效果不好的方案作为对比例列举如下：

对比例1

本对比例提供了一种铁镍基高温合金铸锭开坯方法，包括：

步骤1、将通过真空感应熔炼+真空自耗重熔双联工艺冶炼得到的Φ508mm的GH4169合金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程为铸锭随炉升温至1160℃保温24h，然后升温至1200℃，保温74h，温度降至1120℃保温6h，对铸锭进行两镦两拔的开坯过程，其具体步骤同实施例1中第一次镦粗、第一次拔长、第二次镦粗、第二次拔长的过程完全相同。最终得到的棒料0.5R以内的晶粒度为3级左右，晶粒较粗大，参照图13。

对比例2

本对比例提供了一种铁镍基高温合金铸锭开坯方法，包括：

步骤1、将通过真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔三联工艺冶炼得到的Φ406mm的GH4169合金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程为铸锭随炉升温至1160℃保温20h，然后升温至1190℃，保温72h，温度降至1120℃保温5h，对铸锭进行两镦两拔的开坯过程，其具体步骤同实施例1中第一次镦粗、第一次拔长、第二次镦粗、第二次拔长的过程完全相同。

最终得到的棒料0.5R以内的晶粒度为3.5级左右，且晶粒组织不太均匀，横截面不同部位的最大晶粒度级差为4级，参照图14。

对比例3

本对比例提供了一种铁镍基高温合金铸锭开坯方法，包括：

将通过真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔双联工艺冶炼得到的Φ495mm的GH4706镍基合金铸锭进行均匀化退火处理，该均匀化过程为铸锭随炉升温至1160℃保温22h，然后升温至1200℃，保温70h，温度降至1120℃保温5h，对铸锭进行两镦两拔的开坯过程，其具体步骤同实施例1中第一次镦粗、第一次拔长、第二次镦粗、第二次拔长的过程完全相同。

最终得到的棒料0.5R以内的晶粒以3.5级为主，呈现混晶组织。不同部位的最大晶粒度级差为3级，参照图15。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，包括：一级均匀化处理、第一次短时高温均匀化、预镦粗、第二次短时高温均匀化和两镦两拔；其中，第一次短时高温均匀化的温度高于一级均匀化处理的温度，两镦两拔采用窄温区锻造+逐次降温的方式。

2.根据权利要求1所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法包括如下步骤：

S1、将铁镍基高温合金铸锭在T₀保温进行一级均匀化处理，然后升高温度至T₀+ΔT₁保温进行第一次短时高温均匀化处理；其中，ΔT₁＝20～40℃；

S2、将炉温降至T₀-ΔT₁对铁镍基高温合金铸锭保温2h以上，然后出炉对其进行预镦粗；

S3、预镦粗后的铸锭回炉保温进行第二次短时高温均匀化处理，保温温度控制在T₀+ΔT₂；然后将温度降至T₀-ΔT₁保温至少2h后出炉，对铸锭进行第一次镦粗；ΔT₂＝0～40℃；

S4、将第一次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₃，保温至少2h以上，然后出炉进行第一次拔长；ΔT₃＝40～60℃；

S5、将第一次拔长后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₄，保温至少2h以上，然后出炉进行第二次镦粗；ΔT₄＝60～80℃；

S6、将第二次镦粗后的铸锭回炉保温，保温温度控制在T₀-ΔT₅，保温至少2h以上，然后出炉进行第二次拔长得到b；ΔT5＝80～110℃。

3.根据权利要求2所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述S2中，预镦粗的变形量为10％～30％。

4.根据权利要求3所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述S2中，预镦粗的变形速率为0.001～0.01s^-1。

5.根据权利要求2所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述S3中，第一次镦粗的变形量大于预镦粗的变形量。

6.根据权利要求5所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述S3中，第一次镦粗的变形量为30％～40％。

7.根据权利要求6所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述S3中，第一次镦粗的变形速率控制在0.001～0.01s^-1。

8.根据权利要求2所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，一级均匀化处理的保温时间为t₀，第一次短时高温均匀化处理的保温时间为t₁，第二次短时高温均匀化处理的保温时间为t₂，控制上述保温时间与铸锭直径符合下述关系：

铸锭直径为300～400mm，t₀为14～17h，t₁为14～17h，t₂为17～20h；

铸锭直径为400～500mm，t₀为17～20h，t₁为17～20h，t₂为20～23h；

铸锭直径为500～600mm，t₀为20～24h，t₁为20～24h，t₂为23～27h；

铸锭直径为600～700mm，t₀为24～28h，t₁为24～28h，t₂为27～31h；

铸锭直径为700～800mm，t₀为28～34h，t₁为28～34h，t₂为31～37h；

铸锭直径为800～900mm，t₀为34～40h，t₁为34～40h，t₂为37～43h；

铸锭直径为900mm，t₀≥40h，t₁≥40h，t₂≥43h。

9.根据权利要求2所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述S4中，第一次拔长的变形量为20％～40％。

10.根据权利要求2至9任一项所述的铁镍基高温合金铸锭均匀化开坯方法，其特征在于，所述S5中，第二次镦粗的变形量为30％～40％。