CN117862388A - 一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺 - Google Patents
一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及深海用耐蚀高温合金锻件材料技术领域，且公开了一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，包括以下步骤：A准备物料；B，锻造；C，热处理；D，加工及无损检验，进行超声及渗透检验。该深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，通过控制锻造变形过程中的温度与变形量，以及热处理过程中产品的实际温度和时间，来保证壁厚小于50mm的Inconel 718镍基合金薄壁环锻件具有均匀的金相组织及优越的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及深海用耐蚀高温合金锻件材料技术领域，具体为一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺。
背景技术
高温镍基合金Inconel 718材料在-60℃-650℃范围内具有高的强度、良好的塑韧性、加工性能和长期组织稳定性及良好的抗疲劳性、抗氧化性和耐蚀性，被广泛用于航空、航天、深海石化等领域。由于我国对该材料在石油行业应用的技术研究相对较晚，很多锻件依赖于国外进口，采购成本高，生产周期长，极大地限制了我国深海石油开发的进展。
薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件由于其壁厚小于50mm，在锻造生产过程中温度下降极快，很难稳定的确保在可锻温度区间内有足够的变形量，从而经常出现混晶、项链晶等组织缺陷，而满足不了性能要求。另外薄壁环件在锻造过程中若终锻温度过低，容易出现开裂现象。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，解决了背景技术中提出的上述问题。
本发明提供如下技术方案：一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，包括以下步骤：
A，准备物料，物料满足以下重量百分比：C≤0.045,Si≤0.35,Mn≤0.35,P≤0.010,S≤0.010,Cr:17.00-21.00,Mo:2.80-3.30,Ni:50.00-55,Cu≤0.23,Bi≤0.00005,Ti：0.80-1.15，Al：0.40-0.60，Co≤1.00，B≤0.0060，Pb≤0.0010，Se≤0.0005，Ca≤0.0030，Mg≤0.0060，Nb+Ta：4.87-5.20，余量为Fe；
B，锻造；
C，热处理；
D，加工及无损检验，进行超声及渗透检验。
优选的，所述步骤B中，包括以下步骤：
(b01)将物料放置于加热炉中加热冶炼，加热过程分三个阶段：第一阶段，升温至300℃保温，保温时间不少于1小时；第二阶段，升温至850℃保温，保温时间不少于2小时，第三阶段升温至1120℃±10℃保温，保温时间不少于4小时；
(b02)锻造：
第一火：镦粗，回炉保温，保温时间不少于1小时；
第二火：冲孔，冲头扩孔，回炉保温，保温时间不超过0.5小时；
第三火：马杠扩孔成型。
优选的，所述步骤C中，热处理包括以下步骤：
(c01)固溶，将锻件装入淬火炉先进行固溶处理，固溶温度为1030℃±5℃，保温时间为2小时，到温后转入水中冷却至室温；
(c02)时效处理，将锻件装入回火炉中进行时效处理，时效温度为790℃±5℃，保温时间为7小时，到温后出炉空冷。
优选的，所述步骤B中，加热炉为真空电弧炉，采用真空自耗重熔的冶炼工艺。
优选的，所述步骤(b02)中，锻造过程中镦粗比大于1.6，扩孔锻造比大于1.3，终锻温度大于900℃。
优选的，所述步骤C中，将外接热电偶接与产品表面，以外接热电偶来监控产品温度及保温时间。
与现有技术相比，本发明提供了一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，具备以下有益效果：
该深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，过控制锻造变形过程中的温度与变形量，以及热处理过程中产品的实际温度和时间，来保证壁厚小于50mm的Inconel 718镍基合金薄壁环锻件具有均匀的金相组织及优越的机械性能。
附图说明
图1为本发明的流程示意框图；
图2为本发明的实施例4中锻造第一火时锻件结构示意图；
图3为本发明的实施例4中锻造第二火时锻件结构示意图；
图4为本发明的实施例4中锻造第三火时锻件结构示意图；
图5为本发明的热处理工艺稳定和时间的折线图；
图6为本发明的锻件的金相组织图。
具体实施方式
请参阅图1-6，一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，包括以下步骤：
A，准备物料，物料满足以下重量百分比：C：0.001,Si：0.01,Mn：0.01,P：0.001,S：0.001,Cr:17.00,Mo:2.80,Ni:50,Cu：0.01,Bi：0.00001,Ti：0.80，Al：0.40，Co：0.1，B：0.001，Pb：0.0001，Se：0.0001，Ca：0.0001，Mg：0.0001，Nb+Ta：4.87，余量为Fe；
B，锻造；
C，热处理；
D，加工及无损检验。
进一步的，步骤B中，包括以下步骤：
(b01)将物料放置于加热炉中加热冶炼，加热过程分三个阶段：第一阶段，升温至300℃保温，保温时间1小时；第二阶段，升温至850℃保温，保温时间2小时，第三阶段升温至1110℃保温，保温时间4小时；
(b02)锻造：
第一火：镦粗，回炉保温，保温时间1小时；
第二火：冲孔，冲头扩孔，回炉保温，保温时间0.2小时；
第三火：马杠扩孔成型。
进一步的，步骤C中，热处理包括以下步骤：
(c01)固溶，将锻件装入淬火炉先进行固溶处理，固溶温度为1025℃，保温时间为2小时，到温后转入水中冷却至室温；
(c02)时效处理，将锻件装入回火炉中进行时效处理，时效温度为785℃，保温时间为7小时，到温后出炉空冷。
进一步的，步骤B中，加热炉为真空电弧炉，采用真空自耗重熔的冶炼工艺。
进一步的，步骤(b02)中，锻造过程中镦粗比1.6，扩孔锻造比1.3，终锻温度900℃。
进一步的，步骤C中，将外接热电偶接与产品表面，以外接热电偶来监控产品温度及保温时间。
实施例二：一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，包括以下步骤：
A，准备物料，物料满足以下重量百分比：C：0.025,Si：0.15,Mn：0.15,P：0.005,S：0.005,Cr:19,Mo:3,Ni:52.5,Cu：0.13,Bi：0.00002,Ti：1，Al：0.5，Co：0.5，B：0.0030，Pb：0.0005，Se：0.0002，Ca：0.0015，Mg：0.0030，Nb+Ta：5.0，余量为Fe；
B，锻造；
C，热处理；
D，加工及无损检验。
进一步的，步骤B中，包括以下步骤：
(b01)将物料放置于加热炉中加热冶炼，加热过程分三个阶段：第一阶段，升温至300℃保温，保温时间2小时；第二阶段，升温至850℃保温，保温时间3小时，第三阶段升温至1120℃保温，保温时间5.5小时；
(b02)锻造：
第一火：镦粗，回炉保温，保温时间1.5小时；
第二火：冲孔，冲头扩孔，回炉保温，保温时间0.3小时；
第三火：马杠扩孔成型。
进一步的，步骤C中，热处理包括以下步骤：
(c01)固溶，将锻件装入淬火炉先进行固溶处理，固溶温度为1030℃，保温时间为2小时，到温后转入水中冷却至室温；
(c02)时效处理，将锻件装入回火炉中进行时效处理，时效温度为790℃，保温时间为7小时，到温后出炉空冷。
进一步的，步骤B中，加热炉为真空电弧炉，采用真空自耗重熔的冶炼工艺。
进一步的，步骤(b02)中，锻造过程中镦粗比大于1.6，扩孔锻造比大于1.3，终锻温度大于900℃。
进一步的，步骤C中，将外接热电偶接与产品表面，以外接热电偶来监控产品温度及保温时间。
实施例三：一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，包括以下步骤：
A，准备物料，物料满足以下重量百分比：C：0.045,Si：0.35,Mn：0.35,P：0.010,S：0.010,Cr:21.00,Mo:3.30,Ni:55,Cu：0.23,Bi：0.00005,Ti：1.15，Al：0.60，Co：1.00，B：0.0060，Pb：0.0010，Se：0.0005，Ca：0.0030，Mg：0.0060，Nb+Ta：5.20，余量为Fe；
B，锻造；
C，热处理；
D，加工及无损检验。
进一步的，步骤B中，包括以下步骤：
(b01)将物料放置于加热炉中加热冶炼，加热过程分三个阶段：第一阶段，升温至300℃保温，保温时间3小时；第二阶段，升温至850℃保温，保温时间5小时，第三阶段升温至1130℃保温，保温时间7小时；
(b02)锻造：
第一火：镦粗，回炉保温，保温时间3小时；
第二火：冲孔，冲头扩孔，回炉保温，保温时间0.5小时；
第三火：马杠扩孔成型。
进一步的，步骤C中，热处理包括以下步骤：
(c01)固溶，将锻件装入淬火炉先进行固溶处理，固溶温度为1035℃，保温时间为2小时，到温后转入水中冷却至室温；
(c02)时效处理，将锻件装入回火炉中进行时效处理，时效温度为795℃，保温时间为7小时，到温后出炉空冷。
进一步的，步骤B中，加热炉为真空电弧炉，采用真空自耗重熔的冶炼工艺。
进一步的，步骤(b02)中，锻造过程中镦粗比大于1.6，扩孔锻造比大于1.3，终锻温度大于900℃。
进一步的，步骤C中，将外接热电偶接与产品表面，以外接热电偶来监控产品温度及保温时间。
实施例四：本实施例与实施例一的区别在于，其中：
(b02)锻造：
第一火：清除氧化皮，墩粗至220mm高，回炉保温，保温时间3小时，；
第二火：冲孔直径为80mm，冲头扩孔直径为120mm，回炉保温，保温时间0.5小时，；
第三火：马杠扩孔成型，马杠孔直接为300mm，修整成型。
以本发明所述生产工艺制造的壁厚小于50mm深海密封环Inconel 718镍基合金锻件的机械性能及金相组织测试如下表：
综上所述，该深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，通过控制锻造变形过程中的温度与变形量，以及热处理过程中产品的实际温度和时间，来保证壁厚小于50mm的Inconel 718镍基合金薄壁环锻件具有均匀的金相组织及优越的机械性能。
Claims (6)
1.一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A，准备物料，物料满足以下重量百分比：C≤0.045,Si≤0.35,Mn≤0.35,P≤0.010,S≤0.010,Cr:17.00-21.00,Mo:2.80-3.30,Ni:50.00-55,Cu≤0.23,Bi≤0.00005,Ti：0.80-1.15，Al：0.40-0.60，Co≤1.00，B≤0.0060，Pb≤0.0010，Se≤0.0005，Ca≤0.0030，Mg≤0.0060，Nb+Ta：4.87-5.20，余量为Fe；
B，锻造；
C，热处理；
D，加工及无损检验。
2.根据权利要求1所述的一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，其特征在于，所述步骤B中，包括以下步骤：
(b01)将物料放置于加热炉中加热冶炼，加热过程分三个阶段：第一阶段，升温至300℃保温，保温时间不少于1小时；第二阶段，升温至850℃保温，保温时间不少于2小时，第三阶段升温至1120℃±10℃保温，保温时间不少于4小时；
(b02)锻造：
第一火：镦粗，回炉保温，保温时间不少于1小时；
第二火：冲孔，冲头扩孔，回炉保温，保温时间不超过0.5小时；
第三火：马杠扩孔成型。
3.根据权利要求2所述的一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，其特征在于，所述步骤C中，热处理包括以下步骤：
(c01)固溶，将锻件装入淬火炉先进行固溶处理，固溶温度为1030℃±5℃，保温时间为2小时，到温后转入水中冷却至室温；
(c02)时效处理，将锻件装入回火炉中进行时效处理，时效温度为790℃±5℃，保温时间为7小时，到温后出炉空冷。
4.根据权利要求3所述的一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，其特征在于：所述步骤B中，加热炉为真空电弧炉，采用真空自耗重熔的冶炼工艺。
5.根据权利要求4所述的一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，其特征在于：所述步骤(b02)中，锻造过程中镦粗比大于1.6，扩孔锻造比大于1.3，终锻温度大于900℃。
6.根据权利要求5所述的一种深海薄壁密封环Inconel 718镍基合金锻件的锻造工艺，其特征在于：所述步骤C中，将外接热电偶接与产品表面，以外接热电偶来监控产品温度及保温时间。
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