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CN109371344B - Gh4169合金棒材的锻造工艺 - Google Patents

Gh4169合金棒材的锻造工艺 Download PDF

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    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明涉及一种GH4169合金棒材的锻造工艺的方法，尤其是一种涉及高温合金锻造技术领域的GH4169合金棒材的锻造工艺。本发明解决其技术问题所采用的所采用的1GH4169合金棒材的锻造工艺，包括以下几个步骤：A、均匀化热处理；B、进行5火次三镦三拔开坯锻造；C、对B步骤锻造好的中间坯进行空冷，车修圆整，然后送入1050±10℃加热炉，固溶处理2h；D、在C步骤完成后进行径锻开坯锻造；本发明的GH4169合金棒材的锻造工艺的方法可以能够充分提高坯料内部质量和晶粒度均匀性，降低晶粒度级差。

Description

GH4169合金棒材的锻造工艺
技术领域
本发明涉及一种GH4169合金棒材的锻造工艺，尤其是一种涉及高温合金锻造技术领域的GH4169合金棒材的锻造工艺。
背景技术
GH4169合金具有优异的高温综合力学性能，尤其在航空航天领域应用较为广泛，GH4169合金棒材则为较普遍的供货形式并且也趋于大规格(>φ200)的生产工艺。由于GH4169合金变形规律的特殊性，想要获得晶粒度较为细小均匀的大规格棒材，则需要提高GH4169合金的变形量。当前，为了提高GH4169合金的变形量，一方面是通过增加合金锭形尺寸，一方面则是通过锻造工艺实现，但是通过提高锭形的方式具有局限性且容易增加偏析缺陷，不利于后续加工，因而通过设计锻造加工工艺则成为相对便利且可实施的路径。目前，大规格GH4169合金棒材的生产普遍采用快锻开坯+径锻的组合锻造工艺，以增加整个锻造过程的变形量。从公开的文献或者专利来看，对于GH4169合金组织强化相析出机理以及热处理制度方面的研究较多，锻造工艺理论方面的研究相对较少，专利201510848784.8中采用直接镦拔工艺成材，虽然具有晶粒细化作用但是晶粒度级差控制方面有待改善。因此，现有技术中GH4169合金棒材尤其是大规格棒材锻造的晶粒度细化与晶粒度级差控制问题一直没有得到很好的解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以能够充分提高坯料内部质量和晶粒度均匀性，降低晶粒度级差的GH4169合金棒材的锻造工艺。
本发明解决其技术问题所采用的GH4169合金棒材的锻造工艺，包括以下几个步骤：
A、将φ508电渣锭进行均匀化热处理；
B、进行5火次三镦三拔开坯锻造，第一次镦粗变形量为30％～35％，然后进行第一次拔长整形打钳把，然后进行加热炉固溶处理；第二次镦粗变形量为50％～60％，然后进行第二次拔长，拔长变形量控制在14％～35％，送入1100℃然后进行加热炉固溶处理；第三次镦粗变形量为50％～60％，然后进行第三次拔长，拔长变形量控制在10％～40％，该拔长过程以两火次完成，其中第一火次1100℃固溶处理1.5h,第二火次1050℃固溶处理1h；
C、对B步骤锻造好的中间坯进行空冷，车修圆整，然后送入1050±10℃加热炉，固溶处理2h；
D、在C步骤完成后进行径锻开坯锻造。
进一步的是，C步骤完成后进行径锻开坯锻造，采用一火次四道次锻造完成，第一道次打击频次为180次/min，变形量为12％；第二道次打击频次为90次/min，变形量为35％；第三道次打击频次为120次/min，变形量为16％；第四道次打击频次为180次/min，变形量为8％。
进一步的是，第一次拔长整形打钳把，第一次拔长整形打钳把，然后在1100℃下固溶1.5h，第二次拔后在1100℃下固溶2.5h，倒数第二火次在1100℃下固溶1.5h，最后一火加热温度为1050℃，固溶处理1h。
进一步的是，在拔长时先将钢锭按方形的形式进行拔长，中间倒棱处理。
本发明的有益效果是：本申请采用对GH4169合金棒材生产能采用进行快锻开坯+径锻的组合锻造工艺，采用该组合锻造工艺，快锻开坯由于道次变形量较大，能够破碎铸态组织，锻合疏松缩孔，并且充分的压透坯料心部，通过动态再结晶、亚动态再结晶以及加工后的静态回复，够细化心部晶粒，而表层区域由于温降和变形量不足，晶粒度较粗；径锻工艺是通过高频次快速的打击，能够有效的在坯料表层区域造成大变形量，细化表层区域的晶粒，从而使得坯料内外的晶粒度趋于均匀或者减少级差。采用组合锻造方法，能够充分提高坯料内部质量和晶粒度均匀性。
附图说明
图1是表层区域的晶粒度图；
图2为3/4半径处的晶粒度图；
图3为2/4半径处的晶粒度图；
图4为1/4半径处的晶粒度图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本申请所采用的GH4169合金棒材的锻造工艺，包括以下几个步骤：直径200mm以上
A、将φ508电渣锭进行均匀化热处理；
B、进行5火次三镦三拔开坯锻造，第一次镦粗变形量为30％～35％，然后进行第一次拔长整形打钳把，然后进行加热炉固溶处理；第二次镦粗变形量为50％～60％，然后进行第二次拔长，拔长变形量控制在14％～35％，送入1100℃然后进行加热炉固溶处理；第三次镦粗变形量为50％～60％，然后进行第三次拔长，拔长变形量控制在10％～40％，该拔长过程以两火次完成，其中第一火次1100℃固溶处理1.5h,第二火次1050℃固溶处理1h；
C、对B步骤锻造好的中间坯进行空冷，车修圆整，然后送入1050±10℃加热炉，固溶处理2h；
D、在C步骤完成后进行径锻开坯锻造。
采用三镦三拔+径锻的工艺路线，快锻开坯能够保证坯料心部锻透并通过动态再结晶实现组织由组态组织向等轴晶的转变，晶粒度能够达到3-5级；径锻过程的高频次击打和不同变形率，能够保证坯料锻透且心部晶粒不长大，而且增加表层区域的变形量，细化表层区域的晶粒度，降低内外晶粒度级差。
C步骤完成后进行径锻开坯锻造，采用一火次四道次锻造完成，第一道次打击频次为180次/min，变形量为12％；第二道次打击频次为90次/min，变形量为35％；第三道次打击频次为120次/min，变形量为16％；第四道次打击频次为180次/min，变形量为8％。径锻过程采用一火次直接成形，一方面径锻时间较短，热散失不多，另一方面由于高频次打击对坯料有加热作用，能够弥补一部分的热耗散，同时一火次完成有助于再结晶细化的一致性，提高组织均匀性，降低晶粒度级差。进一步通过径锻道次变形量和打击频次的匹配，第一道次和第四道次为整形阶段，通过温升作用降低坯料内外的温度差，第二道次为主变形道次，通过该道次的大变形作用，压透心部，完成心部的动态再结晶过程，并且随着析出相产生钉扎晶界不至于心部晶粒在随后的高温小变形阶段长大，第三道次一方面增加表层区域的变形量，促使表层区域完成动态再结晶，也使心部继续完成亚动态再结晶和动态回复，最后坯料整体上的累积变形量相差不大，有利于晶粒度的均匀，从而降低晶粒度级差。
第一次拔长整形打钳把，然后在1100℃下固溶1.5h，第二次拔后在1100℃下固溶2.5h，倒数第二火次加热1100℃，固溶处理1.5h，最后一火加热温度为1050℃，固溶处理1h。在镦拔过程中，各火次采用前述加热温度的协调，一方面是可以保证变形具有良好的塑性变形能力，降低变形抗力，也通过各相的不断析出溶解，达到晶粒和析出相分布的均匀性。
在拔长时先将钢锭镦成方形后在进行拔长。先将钢锭镦成方形在之后的拔长过程中使受力满足正压状态，可以显著提高GH4169合金棒材的质量。
在拔长过程中对钢锭进行倒棱，可以避免拔长过程产生应力集中的现象。
实施例1
将φ508电渣锭进行均匀化热处理，1150℃保温1h，在45MN的快锻机上进行5火次三镦三拔开坯锻造，第一次镦粗变形量为30％，然后轻拔整形打钳把，送入1100℃加热炉固溶处理，保温1.5h；第二次镦粗变形量为55％，拔长先方拔，拔长过程中可以轻倒棱，变形量控制在14％～35％，送入1100℃加热炉固溶处理，保温2h；第三次镦粗变形量为50％～60％，拔长先方拔，拔长过程中可以轻倒棱，变形量控制在10％～40％，第三次拔长以两火完成，倒数第二火次1100℃固溶处理1.5h，最后一火加热温度为1050℃，固溶处理1h。快锻中间坯空冷，车修圆整，然后送入1050±10℃加热炉，固溶处理2h。最后将中间坯送入18MN径锻机组一火次四道次完成径锻开坯，第一道次打击频次为180次/min，变形量为12％；第二道次打击频次为90次/min，变形量为35％；第三道次打击频次为120次/min，变形量为16％；第四道次打击频次为180次/min，变形量为8％。最后直接时效修整后取样分析。取样位置为φ200棒材沿半径方向四个等距区域，晶粒度如图1～4所示。图1中表层区域的晶粒度，约8级
图2为3/4半径处的晶粒度，约7.5～8级，图3为2/4半径处的晶粒度，约7.5级，图4为1/4半径处的晶粒度，约7.5级。

Claims (1)

1.GH4169合金棒材的锻造工艺，其特征在于：包括以下几个步骤：
A、将φ508电渣锭进行均匀化热处理；
B、进行5火次三镦三拔开坯锻造，第一次镦粗变形量为30％～35％，然后进行第一次拔长整形打钳把，然后进行加热炉固溶处理；第二次镦粗变形量为50％～60％，然后进行第二次拔长，拔长变形量控制在14％～35％，送入1100℃然后进行加热炉固溶处理；第三次镦粗变形量为50％～60％，然后进行第三次拔长，拔长变形量控制在10％～40％，该拔长过程以两火次完成，其中第一火次1100℃固溶处理1.5h,第二火次1050℃固溶处理1h，其中，第一次拔长整形打钳把，然后在1100℃下固溶1.5h，第二次拔后在1100℃下固溶2.5h，其中，在拔长时，按方坯形状的方式进行拔长，中间倒棱处理；
C、对B步骤锻造好的中间坯进行空冷，车修圆整，然后送入1050±10℃加热炉，固溶处理2h；
D、在C步骤完成后进行径锻开坯锻造，采用一火次四道次锻造完成，第一道次打击频次为180次/min，变形量为12％；第二道次打击频次为90次/min，变形量为35％；第三道次打击频次为120次/min，变形量为16％；第四道次打击频次为180次/min，变形量为8％。
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