一种哈氏合金C-276的锻造工艺的制作方法

本发明涉及一种金属锻造工艺，尤其是一种哈氏合金c-276c的锻造工艺。

背景技术：

哈氏合金c-276c作为镍基合金的重要成员，因其含有大量镍、铬、钼、钨元素，具有超强的耐蚀性能，在氧化性及还原性介质中都有较强的耐蚀能力，同时兼顾良好的力学性能，称为“耐蚀之王”。哈氏合金c-276适用于化工制造、电厂烟气脱硫、造纸、海洋等众多领域的腐蚀环境；因此，也被称为是应用最为广泛的镍基耐蚀合金之一。哈氏合金c-276拥有着广阔的应用市场，但其生产却受到严重限制，其中一个重要的因素就是哈氏合金c-276的热加工。哈氏合金c-276在热锻过程中，由于锻造温度窗口较小，最佳的温度区间为1000～1150℃，当温度低于此温度区间，会在晶界处快速产生析出相，导致晶界脆化，降低材料的热塑性，稍有不慎，就会出现锻造开裂现象，严重影响材料的生产进度及成材率。如何避免因出现析出相而导致的高温塑性降低及锻造过程中的温降，成为限制哈氏合金c-276锻造加工的重要因素。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效地避免晶界脆化的哈氏合金c-276的锻造工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括锻前热处理、加热和锻造过程；所述锻前热处理过程为：合金材料升温至980℃～1020℃，保温1～1.5h；再次升温至1080℃～1120℃，保温15～16h；出炉空冷；

所述加热过程为：合金材料升温至980℃～1020℃，保温1～1.5h；再升温至1140℃～1160℃，保温5～6h；

所述锻造过程：采用多火次锻造，锻压时采用锻压机的温度补偿装置进行加热，控制每火次终锻温度在1000℃及以上。

本发明所述锻前热处理过程中，合金材料以200℃/h～300℃/h升温至980℃～1020℃。

本发明所述锻前热处理过程中，合金材料以80～100℃/h升温至1080℃～1120℃。

本发明所述锻造过程中，每火次锻压后的坯料回炉补温，在1140℃～1160℃保温50min～60min。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过热处理工艺，可以使哈氏合金c-276中析出相回溶，晶界脆化相减少，消除因晶界弱化而产生的锻造开裂；在锻造过程中使用补温装置对材料进行温度补偿，延长坯料在锻造温度区间的停留时间，从而增加每火次的锻造时间，不仅能进一步有效地避免晶界脆化，而且能减少锻造火次，解放劳动力，节约锻造时间，减少加热炉工作时间，降低生产成本，提高了生产加工效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的补温装置结构示意图；

图2是本发明补温装置中火焰喷嘴在坯料两侧的分布示意图；

图3是本发明实施例1锻后产品的微观组织图；

图4是本发明实施例2锻后产品的微观组织图；

图5是本发明实施例3锻后产品的微观组织图。

图中：火焰喷嘴1，导气管2，强力磁铁3，锻压机底座4，气瓶5，坯料6。

具体实施方式

本哈氏合金c-276的锻造工艺包括锻前热处理和锻造过程；各过程的工艺如下所述：（1）哈氏合金c-276的成分含量为（wt）：fe4.0%～7.0%、cr14.5%～16.5%、mo15%～17%、w3%～4.5%、mn0.3%～0.7%、c≤0.01%、si≤0.08%、p≤0.01%、s≤0.01%，余量为ni。

（2）锻前热处理：首先需对表面进行扒皮处理，消除表面质量问题对锻造的影响；锻造前，对坯料进行热处理：以200℃/h～300℃/h的升温速率升温至980℃～1020℃，保温1～1.5h；再以80～100℃/h升温至1080℃～1120℃，保温15～16h；出炉空冷至室温。

（3）加热：锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前的加热炉进行加热，以200℃/h～300℃/h的升温速率升温至980℃～1020℃，保温1～1.5h；再以80～100℃/h升温至1140℃～1160℃，保温5～6h，确保坯料热透。

（4）锻造过程：热透后的坯料进入锻压机进行锻压，采用多火次锻造方式，每火次终锻温度控制在1000℃及以上；即锻件在锻压时降温到或者快要降温到1000℃时，取出锻件放入加热炉，在加热炉中回炉补温；补温时，坯料在1140℃～1160℃、保温时间50min～60min。

在锻造时，使用补温装置对坯料进行温度补偿。补温装置采用下述结构：图1、图2所示，其包括锻压机底座4及加热装置，加热装置由气瓶5、压力表及气阀、导气管2、火焰喷嘴1组成，气瓶中装有天然气、丙烷等常见可燃气体。火焰喷嘴1通过强力磁铁3吸附在锻压机底部砧座两侧；火焰喷嘴1最好为四个，两两吸附在砧座两侧。加热方式为火焰加热，通过燃烧天然气、丙烷等常用可燃气体提供热源。在锻造过程中，根据锻坯形状及尺寸，通过调节强力磁铁，确定喷嘴角度及位置，喷嘴角度可以在0°～180°区间内灵活变动。根据锻坯所需温度及温降情况，控制气瓶所带的气阀以调节火焰功率，火焰功率可以在4l/min～25l/min范围内灵活调节。以“温降快则大流量，长时间”为原则，控制补偿温度。这种结构的补温装置能够根据锻件温降速率较快位置，调节火焰喷嘴位置，对温降较快部位进行局部针对性温度补偿，增加锻件温度的均匀性；从而可以有效降低锻件因温差而产生的内部应力。

实施例1：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）哈氏合金c-276电渣铸锭，尺寸为φ300×500mm，成分为（wt）：fe5.32%、cr16.23%、mo16.45%、w3.83%、mn0.53%、c0.008%、si0.03%、p0.004%、s0.003%，余量为ni。

（2）首先对哈氏合金c-276进行热处理，加热炉原始温度为36℃，设定程序，以300℃/h的升温速率升温至1000℃，保温1h；再以100℃/h升温至1100℃，保温15h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以300℃/s的升温速率升温至1000℃，保温1h；再以100℃/s的升温速率升温至1150℃，保温5h后开始锻造。

（3）锻造时开启补温装置，将喷嘴从四个方向喷向锻坯。第一火持续4min，变形量为40mm。坯料温度降至1009℃，回炉补温。在炉内保温50min后继续锻造。第二火持续4min，变形量为36mm，坯料温度降至1005℃，回炉补温，在炉内保温50min后继续锻造。此时坯料已经为方形，锻造时先锻打坯料方形的角部，防止角部温降过快。再继续锻打，第三火持续3.5min，变形量为34mm，锻坯尺寸约为190×190mm方坯。回炉保温55min后，继续锻造，第四火持续3.5min，变形量为35mm，终锻温度为1010℃。回炉保温50min后继续锻造，第五火持续3min，将坯料锻打至尺寸为140×140mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，如图3，晶粒尺寸细小均匀，均在30～50μm。

实施例2：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）铸态哈氏合金c-276，尺寸为150×150×300mm，成分为（wt）：fe5.49%、cr15.88%、mo15.85%、w3.73%、mn0.50%、c0.006%、si0.05%、p0.005%、s0.005%，余量为ni。

（2）使用加热炉对材料进行热处理，加热炉原始温度为53℃，设定程序，以250℃/h的升温速率升温至990℃，保温1.5h；再以80℃/h升温至1110℃，保温15.5h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以200℃/s的升温速率升温至1010℃，保温1.2h；再以90℃/s的升温速率升温至1160℃，保温5.5h后开始锻造。

（3）锻造时开启补温装置，将喷嘴从四个方向喷向锻坯，喷气流量控制在15l/min左右，对坯料进行温度补偿。第一火持续3min，变形量为26mm。坯料温度降至1007℃，回炉补温。在炉内保温30min后继续锻造。第二火持续2.5min，变形量为21mm，坯料温度降至1000℃，回炉补温，在炉内保温30min后继续锻造。再继续锻打，调整补温装置的喷气流量，增加为20l/min，第三火持续2min，将坯料锻打至尺寸为80×80mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，如图4，晶粒尺寸细小均匀，均在20～40μm。

实施例3：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）铸态哈氏合金c-276，坯料尺寸为150×150×260mm，成分为（wt）：fe5.69%、cr16.03%、mo16.12%、w3.92%、mn0.55%、c0.008%、si0.06%、p0.004%、s0.003%，余量为ni。

（2）使用加热炉对材料进行热处理，加热炉原始温度为73℃，设定程序，以200℃/h的升温速率升温至1010℃，保温1.2h；再以90℃/h升温至1080℃，保温16h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以250℃/s的升温速率升温至1020℃，保温1.3h；再以80℃/s的升温速率升温至1155℃，保温6h后开始锻造。

（3）锻造时开启补温装置，将喷嘴从四个方向喷向锻坯角部，喷气流量控制在15l/min，对坯料进行温度补偿。第一火持续3min，变形量为26mm。坯料温度降至1011℃，回炉补温。在炉内保温30min后继续锻造。第二火时调整喷气流量为18l/min，第二火持续2.5min，变形量为21mm，坯料温度降至1005℃，回炉补温，在炉内保温30min后继续锻造。再继续锻打，第三火持续2min，将坯料锻打至尺寸为80×80mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，如图5，晶粒尺寸细小均匀，均在30～40μm。

实施例4：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）哈氏合金c-276电渣铸锭，尺寸为φ300×500mm，成分为（wt）：fe4.0%、cr15.21%、mo15.34%、w4.5%、mn0.47%、c0.004%、si0.04%、p0.008%、s0.004%，余量为ni。

（2）首先对哈氏合金c-276进行热处理，加热炉原始温度为35℃，设定程序，以220℃/h的升温速率升温至980℃，保温1.3h；再以95℃/h升温至1105℃，保温15.5h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以220℃/s的升温速率升温至1015℃，保温1.5h；再以85℃/s的升温速率升温至1145℃，保温5.5h后开始锻造。

（3）热透后的坯料进入锻压机进行锻压，采用多火次锻造方式，每火次终锻温度控制在1000℃及以上；即锻件在锻压时降温到1000～1010℃时，取出锻件放入加热炉，在加热炉中回炉补温；补温时，坯料在1140℃～1150℃、保温时间55min。将坯料锻打至尺寸为140×140mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，晶粒尺寸细小均匀，均在30～50μm。

实施例5：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）铸态哈氏合金c-276，尺寸为150×150×300mm，成分为（wt）：fe5.25%、cr16.24%、mo15.0%、w3.64%、mn0.38%、c0.007%、si0.08%、p0.006%、s0.007%，余量为ni。

（2）使用加热炉对材料进行热处理，加热炉原始温度为64℃，设定程序，以260℃/h的升温速率升温至1000℃，保温1.2h；再以85℃/h升温至1115℃，保温16h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以280℃/s的升温速率升温至995℃，保温1.4h；再以90℃/s的升温速率升温至1150℃，保温5.2h后开始锻造。

（3）热透后的坯料进入锻压机进行锻压，采用多火次锻造方式，每火次终锻温度控制在1000℃及以上；即锻件在锻压时降温到1000～1015℃时，取出锻件放入加热炉，在加热炉中回炉补温；补温时，坯料在1150℃～1160℃、保温时间58min。将坯料锻打至尺寸为80×80mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，晶粒尺寸细小均匀，均在20～40μm。

实施例6：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）铸态哈氏合金c-276，坯料尺寸为150×150×260mm，成分为（wt）：fe5.98%、cr16.03%、mo16.77%、w4.28%、mn0.30%、c0.005%、si0.07%、p0.010%、s0.006%，余量为ni。

（2）使用加热炉对材料进行热处理，加热炉原始温度为48℃，设定程序，以250℃/h的升温速率升温至1020℃，保温1.4h；再以90℃/h升温至1100℃，保温15.2h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以260℃/s的升温速率升温至990℃，保温1.1h；再以82℃/s的升温速率升温至1150℃，保温5.3h后开始锻造。

（3）热透后的坯料进入锻压机进行锻压，采用多火次锻造方式，每火次终锻温度控制在1000℃及以上；即锻件在锻压时降温到1000～1015℃时，取出锻件放入加热炉，在加热炉中回炉补温；补温时，坯料在1145℃～1155℃、保温时间50min。将坯料锻打至尺寸为80×80mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，晶粒尺寸细小均匀，均在30～40μm。

实施例7：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）哈氏合金c-276电渣铸锭，尺寸为φ300×500mm，成分为（wt）：fe4.53%、cr15.11%、mo17.0%、w3.35%、mn0.70%、c0.009%、si0.05%、p0.007%、s0.010%，余量为ni。

（2）首先对哈氏合金c-276进行热处理，加热炉原始温度为75℃，设定程序，以270℃/h的升温速率升温至995℃，保温1.0h；再以90℃/h升温至1090℃，保温15.7h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以270℃/s的升温速率升温至1005℃，保温1.2h；再以95℃/s的升温速率升温至1140℃，保温5.8h后开始锻造。

（3）热透后的坯料进入锻压机进行锻压，采用多火次锻造方式，每火次终锻温度控制在1000℃及以上；即锻件在锻压时降温到1000～1015℃时，取出锻件放入加热炉，在加热炉中回炉补温；补温时，坯料在1145℃～1155℃、保温时间60min。将坯料锻打至尺寸为140×140mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，晶粒尺寸细小均匀，均在30～50μm。

实施例8：本哈氏合金c-276的锻造工艺具体如下所述。

（1）铸态哈氏合金c-276，尺寸为150×150×300mm，成分为（wt）：fe4.97%、cr16.55%、mo15.96%、w3.51%、mn0.62%、c0.010%、si0.02%、p0.009%、s0.008%，余量为ni。

（2）使用加热炉对材料进行热处理，加热炉原始温度为58℃，设定程序，以260℃/h的升温速率升温至1005℃，保温1.3h；再以85℃/h升温至1120℃，保温15.8h，出炉空冷。锻造前将哈氏合金c-276放入锻压机前加热炉进行加热，以240℃/s的升温速率升温至980℃，保温1.3h；再以93℃/s的升温速率升温至1145℃，保温5.6h后开始锻造。

（3）热透后的坯料进入锻压机进行锻压，采用多火次锻造方式，每火次终锻温度控制在1000℃及以上；即锻件在锻压时降温到1000～1015℃时，取出锻件放入加热炉，在加热炉中回炉补温；补温时，坯料在1150℃～1160℃、保温时间52min。将坯料锻打至尺寸为80×80mm的方坯后，进行调直等精整。锻造结束后空冷。

冷却后观察坯料表面光整无明显裂纹。取样观察微观组织，晶粒尺寸细小均匀，均在20～40μm。