一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，包括如下的工艺步骤：1)将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至480～520℃，保温30～40min，得到预热后的高温合金产品；2)将步骤1)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1080～1100℃，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1080～1100℃后，开始计时，保温10～15min，出炉空冷；3)将步骤2)中固溶后的高温合金产品加热至740～760℃，保温3～5小时，充氩气冷却，进行时效，得到高温合金成品。该工艺使镍基沉淀硬化型高温合金获得良好的晶粒度分布，从而获得综合性能良好的成品。
【专利说明】一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于高温合金的热处理【技术领域】，尤其是涉及一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺。
【背景技术】
[0002]高温合金又称为热强合金、耐热合金或超合金，是随着近代航空工业发展起来的一种新型耐高温金属材料，这种材料可在600~1100°C的高温环境下长期稳定工作，在高温下承受腐蚀、氧化以及复杂应力而不失效。高温合金按成分大体可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金，按强化方式可分为固溶强化型、沉淀硬化型和弥散强化型。
[0003]高温合金螺栓螺钉产品一般考核产品晶粒度、硬度、高温持久和室温拉伸强度，其中室温拉伸强度和高温持久是一种相互制约的关系，它们都与晶粒度有关，晶粒较大时，室温拉伸强度较低，但高温持久性能好；晶粒较小时，室温拉伸强度高，但高温持久性能较差。晶粒度主要受合金固溶制度的影响，因此研究高温合金的固溶工艺对合金综合性能改善有很重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明创造要解决的问题是提供一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，该工艺使镍基沉淀硬化型高温合金获得良好的晶粒度分布，从而获得优良的室温力学性能以及高温持久性能的配合， 该工艺可用以调整合金晶粒度，改善合金的高温持久性能。
[0005]为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是:一种镍基沉淀硬化型高温合金的固溶工艺，包括如下的工艺步骤:
[0006]I)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至480~520°C，保温30~40min,得到预热后的高温合金产品；
[0007]2)、将步骤I)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1080~1100°C，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1080~1100°C后，开始计时，保温10~15min，出炉空冷，得到固溶后的高温合金产品；
[0008]3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品在740~760°C下保温3~5小时，充氩气冷却，进行时效，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
[0009]其中，步骤(1)是预热，主要作用是使产品心部和表面温度差减小，从而降低产品表面和心部的热应力，使表面和心部的晶粒度趋于相近，同时减小产品的加热变形和开裂倾向。
[0010]步骤(2)是本发明的主要部分，预热后换炉加热保温，是因为一般加热炉升温速度较慢，当固溶温度较高时，从预热温度加热至保温温度需要的时间过长，且温度越高升温速度越慢，这样的话产品在高温下停留时间过长，晶粒度不易保证。
[0011]从理论上分析，高温合金固溶温度越高，保温时间越长，则产品晶粒越大。大晶粒的组织拥有较好的高温持久性能，即在低于时效温度的某高温下保温加载，可以保持较长时间不断裂，这主要是因为高温下晶内强度大于晶界强度，大晶粒组织拥有较少的晶界，因此持久性能较高，但是这种组织会降低产品的室温力学性能，因为室温下，正常组织的晶界强度是大于晶内强度的；相反，细晶粒则拥有较好的室温性能，高温持久性能较差。
[0012]在需要同时保证产品的晶粒度、室温性能、高温持久性能的情况下，就需要通过固溶处理把晶粒度控制在一个相对合理的范围内，因此固溶处理的温度、时间都需要控制好。
[0013]优选的，包括如下的工艺步骤:
[0014]I)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至490~510 °C，保温30~40min,得到预热后的高温合金产品；
[0015]2)、将步骤I)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1085~1095°C，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至规定温度后，开始计时，保温lOmin，然后出炉空冷，得到固溶后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
[0016]3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品加热至750°C保温4h，充氩气冷却，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
[0017]优选的，步骤I)中所述的镍基沉淀硬化型高温合金中各组分及重量百分比如下:碳 0.04 ~0.10% ;铬 18.0 ~21.0% ;铝 1.0 ~1.8% ;钛 1.8 ~2.7% ;硅≤ 0.80% ;锰^ 0.40% ;硫≤ 0.015 ;磷≤ 0.020 ;银≤ 0.0005 ;硼≤ 0.008 ;铋≤ 0.0001 ;钴≤ 2.0 ;铜^ 0.2 ;铁< 1.5 ;铅< 0.002 ;镍余量。
[0018]优选的，步骤I)中所述的镍基沉淀硬化型高温合金的型号为.187-32UNS。
[0019]本发明创造具有的优点和积极效果是:将镍基沉淀硬化型高温合金按照本发明公开的技术方案进行处理，可以很好的平衡产品的晶粒度、室温性能以及高温持久性能，改善了镍基沉淀硬化型高温合金的综合性能。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明创造做进一步详细说明。
[0021]本发明中的实施例以及对比试验中使用同样成分和规格的一种镍基沉淀硬化高温合金零件进行实验以及说明，所采用的高温合金零件成分和规格如表1所示。
[0022]表1实施例中所采用的高温合金零件成分和规格
[0023]
【权利要求】
1.一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，其特征在于:包括如下的工艺步骤: 1)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至480~520°C，保温30~40min，得到预热后的高温合金产品； 2)、将步骤I)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1080~1100°C，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1080~1100°C后，开始计时，保温10~15min，出炉空冷，得到固溶后的高温合金产品； 3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品在740~760°C下保温3~5小时，充氩气冷却，进行时效，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
2.根据权利要求1所述的镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，其特征在于:包括如下的工艺步骤: 1)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至490~510°C，保温30~40min，得到预热后的高温合金产品； 2)、将步骤I)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1085~1095°C，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至规定温度后，开始计时，保温lOmin，然后出炉空冷，得到固溶后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。 3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品加热至750°C保温4h，充氩气冷却，得到热处理后的镍基沉淀硬化 型高温合金成品。
3.根据权利要求1所述的镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，其特征在于:步骤I)中所述的镍基沉淀硬化型高温合金中各组分及重量百分比如下:碳0.04~0.10% ;铬18.0 ~21.0% ;铝 1.0 ~1.8% ;钛 1.8 ~2.7% ;硅≤ 0.80% ;锰≤ 0.40% ;硫≤ 0.015 ；磷≤0.020 ;银≤0.0005 ；硼(0.008 ;铋≤0.0001 ;钴≤2.0 ;铜≤0.2 ;铁≤1.5 ;铅(0.002 ;镍余量。
4.根据权利要求1~3任一项所述的镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，其特征在于:步骤I)中所述的镍基沉淀硬化型高温合金的规格为.187-32UNS。
【文档编号】C22C19/05GK104004980SQ201410261407
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】叶文君, 胡隆伟, 樊开伦, 王文娟, 黄孝庆 申请人:航天精工股份有限公司