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CN115386695A - 30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法，其包括轧前热处理、轧制和时效处理工序；所述轧前热处理工序：将锻坯加热到800±10℃，保温；再随炉升温至1100±10℃，保温；所述轧制工序：所述锻坯先在1090℃～1110℃进行初次轧制，随后控温至930℃～950℃进行终轧，得到轧棒；所述时效处理工序：所述轧棒在740℃～760℃进行保温，最后空冷。本方法使30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金基体组织具有良好的应力状态，为后续的热加工提供保证；通过控温轧制能使轧棒组织晶粒更为细化；通过时效处理，既保证了强化相的充分析出，也保证了材料在高温下具备良好的疲劳性能和持久断裂性能。

Description

30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法
技术领域
本发明涉及一种气阀合金的轧制及热处理方法，尤其是一种30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法。
背景技术
气阀的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。由于发动机气缸内气体燃烧产生高温，而且汽油中含有的S、P等杂质在高温下对材料腐蚀性很大，所以对于气门所用的气阀钢材料要求很高，即在高温下要有良好高温强度、高温耐磨性和高温耐腐蚀性能。
30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金是一种时效硬化型合金，以固溶强化和第二相强化为主要强化手段，具备良好的高温强度和高温耐磨性。在30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金成分中添加的稀土元素Ce，能够降低晶粒度、提高钢的强度，使其能够在较高的温度下具备良好的疲劳性能和持久断裂性能。但是，采用常规的轧制方法对30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金进行轧制时，其高温疲劳性能和持久断裂性能较差，造成高温服役时间短、综合成本高等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法，以有效地提升高温疲劳性能和持久断裂性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括轧前热处理、轧制和时效处理工序；
所述轧前热处理工序：将锻坯加热到800±10℃，保温；再随炉升温至1100±10℃，保温；
所述轧制工序：所述锻坯先在1090℃～1110℃进行初次轧制，随后控温至930℃～950℃进行终轧，得到轧棒；
所述时效处理工序：所述轧棒在740℃～760℃进行保温，最后空冷。
本发明所述轧前热处理工序中，锻坯在800±10℃保温60～90min，在1100±10℃保温120～150min。
本发明所述时效处理工序中，轧棒在740℃～760℃进行保温4h～6h。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明使30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金基体组织具有良好的应力状态，为后续的热加工提供保证；通过控温轧制能使轧棒组织晶粒更为细化；通过时效处理，既保证了强化相的充分析出，也保证了材料在高温下具备良好的疲劳性能和持久断裂性能。
本发明所得30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金物理性能如下：室温抗拉强度为1180～1300MPa、720℃/1×107疲劳极限为320MPa～360MPa，720℃/100h持久断裂强度为300MPa～360MPa。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1-6：所述30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法具体如下所述。
（1）所述30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金的化学元素及其重量百分含量为：C 0.01％～0.08％、Mn≤0.40％、Si≤0.40％、S≤0.020％、P≤0.020％、稀土≤0.010％，Ni 30.0％～33.5％、Cr 13.5％～15.5％、Nb 0.40％～0.90％、Mo 0.40％～1.00％、Al 1.70％～2.10％，Ti 2.0％～2.5％、余量为Fe。各实施例所述30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金的主要化学元素见表1。
表1：各实施例30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金的主要化学元素（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（2）所述30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金的轧制及热处理方法依次包括轧前热处理、轧制、时效处理工序；各工序工艺如下所述：
A、锻前热处理工序：将锻坯加热到800±10℃、第一次保温60～90min，再随炉升温至1100±10℃、第二次保温120～150min；
B、轧制工序：锻前热处理后的锻坯先在1090℃～1110℃进行初次轧制，随后待温至930℃～950℃，在终轧温度930℃～950℃进行终轧，得到轧棒；
C、时效处理工序：所述轧棒在740～760℃保温4h～6h，空冷至室温，即可得到30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金轧棒成品。各实施例的具体工艺见表2。
表2：各实施例的具体工艺
Figure DEST_PATH_IMAGE004
（3）各实施例所得30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金轧制成品进行室温拉伸性能检测，检测结果见表3。
表3：各实施例所得30Ni15Cr2Ti2Al室温拉伸性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE006
（4）各实施例所得30Ni15Cr2Ti2Al气阀合金轧制成品进行高温疲劳极限性能检测，检测结果见表4。
表4：各实施例所得30Ni15Cr2Ti2Al高温疲劳极限性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（5）各实施例所得30Ni15Cr2Ti2Al合金轧制成品进行持久断裂强度性能检测，检测结果见表5。
表5：各实施例所得30Ni15Cr2Ti2Al持久断裂强度性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。

Claims (3)

1.一种30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法，其特征在于，其包括轧前热处理、轧制和时效处理工序；
所述轧前热处理工序：将锻坯加热到800±10℃，保温；再随炉升温至1100±10℃，保温；
所述轧制工序：所述锻坯先在1090℃～1110℃进行初次轧制，随后控温至930℃～950℃进行终轧，得到轧棒；
所述时效处理工序：所述轧棒在740℃～760℃进行保温，最后空冷。
2.根据权利要求1所述的30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法，其特征在于：所述轧前热处理工序中，锻坯在800±10℃保温60～90min，在1100±10℃保温120～150min。
3.根据权利要求1或2所述的30Ni15Cr2Ti2Al合金的轧制及热处理方法，其特征在于：所述时效处理工序中，轧棒在740℃～760℃进行保温4h～6h。
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Application publication date: 20221125