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CN107937850A - 一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法 - Google Patents

一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法。该方法的步骤如下：(1)将固溶时效处理后的镍基合金锻坯进行锻造变形，锻造变形的工艺参数为：变形温度950℃～1010℃，应变速率0.01s‑1～1s‑1，变形量40％～60％，锻造变形结束后立即对锻件进行淬火；(2)对锻件进行退火热处理，退火热处理的工艺为：退火温度950℃～980℃，保温时间8～15分钟；(3)退火热处理结束后，立即对锻件进行淬火。本发明提出的方法可以通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性，为制造高品质锻件提供了有效途径。

Description

一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法
技术领域：
本发明属于锻造技术领域，涉及一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法。
背景技术：
镍基合金是一种以γ"相(Ni3Nb)为主要强化相，γ'相(Ni3AlTi)为辅助强化相的镍基高温合金。因其在-253℃～700℃温度范围内具有良好综合性能，特别是在650℃下具有高强度、耐高温、抗腐蚀、抗氧化，以及良好的抗蠕变和抗疲劳性能，被广泛应用于制造高品质的航空发动机零部件。
组织均匀性是镍基合金模锻件成形的重要目标，而热锻造变形工艺是获得均匀且细小晶粒组织的镍基合金锻件的重要途径。但是，在模锻成形过程中，由于摩擦、坯料形状等因素的影响，不可避免地存在较严重的变形不均匀现象，导致大变形区域发生了完全动态再结晶，而小变形区域发生不完全动态再结晶，因而最终得到的锻件组织严重不均匀，存在较严重的混晶，这严重影响了锻件组织均匀性目标的实现。因此，急需发明一种能提升变形后镍基合金锻件组织均匀性的新方法。
目前，在已公开的提升镍基合金锻件组织均匀性的方法中，大多数都是通过优化合金坯料形状以及增加锻造变形量来达到提升锻件组织均匀性的目的。这种工艺工序较多，较为复杂，加工成本高昂，且能源损耗大。因此，有必要提出一种低成本、低耗能、易于实施的方法达到提升镍基合金锻件组织均匀性的目的。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法。该方法可以有效地通过采用合适的退火热处理工艺来提升镍基合金锻件组织均匀性，解决了现有提升镍基合金锻件组织均匀性方法高成本、高耗能、不易实施的难题。
本发明解决上述难题的方案是：
步骤1：将固溶时效处理后的镍基合金锻坯进行锻造变形，锻造变形的工艺参数为：变形温度950℃～1010℃，应变速率0.01s-1～1s-1，变形量40％～60％，锻造变形结束后立即对锻件进行淬火；
步骤2：对锻件进行退火热处理，退火热处理的工艺为：退火温度950℃～980℃，保温时间8～15分钟；
步骤3：退火热处理结束后，立即对锻件进行淬火。
本发明的有益效果为：该方法充分利用了静/亚动态再结晶对模锻过程形成的粗晶/混晶组织的再次细化作用，使得在小变形、中高应变速率下变形后的得到的锻件混晶组织重新变得均匀，从而达到提升镍基合金锻件组织均匀性的目的。其原理为：在经过锻造变形后，大变形区域发生完全动态再结晶，变形能几乎耗尽，晶界驱动力相对较低，在退火过程中晶粒只是发生些许长大；而小变形区域发生不完全再结晶，组织内含有残余的变形能和位错能，在退火过程中将通过晶界弓出形核以及吞并亚晶的方式发生静/亚动态再结晶。随着退火时间的增加，最终小变形区域组织也将再结晶完全，整个组织变为均匀再结晶组织。最终达到了提升镍基合金锻件组织均匀性的目的。
附图说明：
图1镍基合金锻坯固溶时效处理后的晶粒组织；
图2实施例1的工艺流程图；
图3实施例1和2变形后镍基合金锻件的晶粒组织。
图4实施例1采用退火热处理工艺获得的镍基合金锻件的晶粒组织；
图5实施例2的工艺流程图
图6实施例2采用退火热处理工艺获得的镍基合金锻件的晶粒组织。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细说明。
本发明为一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法，实施案例中使用的商用镍基合金坯料的成分如表1所示，其固溶时效处理后晶粒组织如图1所示，通过截线法可测得固溶处理后晶粒尺寸为75μm，需要经过锻造变形细化晶粒。
表1本发明实例中所用材料镍基合金成分(wt.％)
实施例1
步骤1：将固溶时效处理后的镍基合金锻坯进行锻造变形，锻造变形的工艺参数为：变形温度980℃，应变速率0.1s-1，变形量50％，锻造变形结束后立即对锻件进行淬火；
步骤2：对锻件进行退火热处理，退火热处理的工艺为：退火温度980℃，保温时间10分钟，实施例1的工艺流程示意图如图2所示；
步骤3：退火热处理结束后，立即对锻件进行淬火。
对变形后的镍基合金锻件进行金相观察，结果如图3所示。对退火热处理后的镍基合金锻件进行金相观察，结果如图4所示。为证明本发明方法的可行性，对比图3和图4可知，实施例1通过对变形后的镍基合金锻件再进行一个退火热处理，使得变形组织再次发生了再结晶，原本的粗大变形晶粒逐渐被再结晶晶粒吞噬替代，最终消除了图3中由于变形不均匀产生的粗晶，使得原来的混晶组织变成均匀度高的再结晶组织。这说明本发明方法可以通过采用合适的热处理来提升镍基合金锻件的组织均匀性。同时，本方法仅仅是在锻件变形结束后添加一道退火热处理工序，利用退火过程中的再结晶来提升锻件的组织均匀性，相比其他通过将合金坯料在高温下多次锻造来达到提升锻件组织均匀性的方法，具有操作简便，效率高，成本低，易于实施且可极大的降低对锻造工艺的要求等优势。
实施例2
步骤1：将固溶时效处理后的镍基合金锻坯进行锻造变形，锻造变形的工艺参数为：变形温度980℃，应变速率0.1s-1，变形量50％，锻造变形结束后立即对锻件进行淬火；
步骤2：对锻件进行退火热处理，退火热处理的工艺为：退火温度950℃，保温时间10分钟，实施例2的工艺流程示意图如图5所示；
步骤3：退火热处理结束后，立即对锻件进行淬火。
对变形后的镍基合金锻件进行金相观察，结果如图3所示。对退火热处理后的镍基合金锻件进行金相观察，结果如图6所示。为证明本发明方法的可行性，对比图3和图6可知，实施例2通过对变形后的镍基合金锻件进行一个退火热处理，使得变形组织再次发生了再结晶，原本的粗大变形晶粒逐渐被再结晶晶粒吞噬替代，最终消除了图3中由于变形不均匀产生的粗晶，使得原来的混晶组织变成均匀度高的再结晶组织。这说明本发明方法可以通过采用合适的热处理来提升镍基合金锻件的组织均匀性。同时，本方法仅仅是在锻件变形结束后添加一道退火热处理工序，利用退火过程中再结晶来提升锻件的组织均匀性，相比其他通过将合金坯料在高温下多次锻造来达到提升锻件组织均匀性的方法，具有操作简便，效率高，成本低，易于实施且可极大的降低对锻造工艺的要求等优势。
上面结合附图对本发明的实例进行了描述，但本发明不局限于上述具体的实施方式，上述的具体实施方式仅是示例性的，不是局限性的，任何不超过本发明权利要求的发明创造，均在本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种通过热处理提升镍基合金锻件组织均匀性的方法，其特征在于该方法可以通过采用合适的退火热处理来提升镍基合金锻件组织均匀性，包括如下步骤：
步骤1：将固溶时效处理后的镍基合金锻坯进行锻造变形，锻造变形的工艺参数为：变形温度950℃～1010℃，应变速率0.01s-1～1s-1，变形量40％～60％，锻造变形结束后立即对锻件进行淬火；
步骤2：对锻件进行退火热处理，退火热处理的工艺为：退火温度950℃～980℃，保温时间8～15分钟；
步骤3：退火热处理结束后，立即对锻件进行淬火。
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