一种高温合金冷拉材两段式电淬火软化退火工艺的制作方法

本发明属于高温合金冷拉材软化退火工艺，具体涉及电淬火设备对高温合金冷拉材软化退火的应用及一种两段式功率电加热的软化退火工艺，适用于大规格圆棒及六角高温合金冷拉材的软化退火。

背景技术：

由于高温合金变形抗力大，六角规格的高温合金冷拉材需要对圆形坯料进行多道次的拔制后方可成形(成品六角对面距离大于30mm的高温合金冷拉材一般需要8个道次以上的拔制)，为了每个道次拔制的顺利进行和得到良好的拔制表面质量，每个道次的拔制之前需要对坯料进行软化退火。目前，国内对高温合金冷拉材普遍采用的软化退火设备为连续式辊底(煤气/天然气)退火炉，由于连续式辊底退火炉自身条件的限制，坯料出炉后不能快速地进行整体水淬，因此高温合金的软化效果不佳，不利于后续的拔制加工，导致拔制表面划伤、裂纹或炸裂。国外对于高温合金的生产工艺进行了技术封锁，对于冷拉材的软化技术避而不谈，国内高温合金冷拉材的软化技术始终不能突破。

技术实现要素：

本发明公开一种高温合金冷拉材两段式电淬火软化退火工艺，解决大规格六角高温合金冷拉坯料软化退火效果不佳的问题。

本发明利用电淬火设备代替连续式辊底退火炉对高温合金冷拉坯料进行软化退火；电淬火设备工作原理是通过控制功率(功率最高可达600kw)使以自身为电阻的坯料快速升温，达到所需温度后快速进行水淬，高温合金的冷拉硬化可显著降低。冷拉坯料经过捻尖后，尖部的截面尺寸小、电阻大，使得该部位温升快于其它部位，将导致坯料过烧或者断尖。为了解决过烧和断尖的问题，避免多次切尖导致成材率下降，本发明采用两段式功率电加热工艺，即先进行低功率预热，坯料捻尖部位和其它部位温度同步恒定后，再进行较高功率电加热，坯料到温后快速水淬。此方法有效解决坯料捻尖部位过烧或断尖问题。

具体工艺步骤如下：

⑴电淬火设备利用水为淬火介质，冷却水由设备冷却塔进行循环水控制，为了提高淬火的软化效果，进水温度要求低于30℃；

⑵两段式功率加热控制要求合理，第一段加热功率不能过高(130kW～370kW)，避免尖部过烧而断裂，加热恒定温度为低于退火温度200℃～400℃较为适宜，第二段功率(220kW～500kW)加热到温1000℃～1100℃后，应快速断电停止加热，避免坯料过烧；

⑶坯料加热到温后，要求快速水淬，坯料到温停止加热至入水时间的不超过5s。

本发明具有下列优点：

①电淬火设备可以使以自身为电阻的坯料升温，达到所需温度后快速进行水淬；坯料加热均匀、软化效果显著，有利于坯料后续拔制的进行，保证高温合金冷拔材具有良好的表面质量。

②采用两段式功率电加热工艺可有效解决坯料捻尖部位先于其它部位到温而导致的过烧和断尖问题，避免了每个道次拔制前的电退火需要切尖的难题，提高了大规格六角高温合金冷拔材的成材率。

附图说明

图1是GH4738合金坯料电淬火后的高倍组织照片；

图2是GH4033合金坯料电淬火后的高倍组织照片；

图3是GH2696合金坯料电淬火后的高倍组织照片；

图4是GH2696合金坯料电淬火后的高倍组织照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

实施例1

镍基难变形GH4738合金六角成品尺寸S9mm，坯料直径为Φ14mm、长度3.2m～3.5m；坯料第一段加热功率为150kW，坯料捻尖部位和正常部位温度恒定后(740℃)，第二段加热功率升至230kW，坯料加热至1100℃后，坯料快速入水进行淬火(停止加热至入水的时间短于5s)，退火后坯料硬度(HBW)为222，软化率为42.0％，坯料表面无烧损,晶粒组织如图1所示，晶粒度4级，无过烧和过热现象。

实施例2

镍基GH4033合金六角成品尺寸S19mm，坯料直径为Φ25mm、长度2.0m～2.5m，坯料第一段加热功率为180kW，坯料捻尖部位和正常部位温度恒定后(800℃)，第二段加热功率升至300kW，坯料加热至1080℃后，坯料快速入水进行淬火(停止加热至入水的时间小于5s)，退火后坯料硬度(HBW)为179，软化率为33.5％，坯料表面无烧损,如图2所示，晶粒度4.5级，无过烧和过热现象。

实施例3

铁基GH2696合金六角成品尺寸S32mm，坯料直径为Φ42mm、长度3.2m～3.6m，坯料第一段加热功率为350kW，坯料捻尖部位和正常部位温度恒定后(900℃)，第二段加热功率升至450kW，坯料加热至1060℃后，坯料快速入水进行淬火(停止加热至入水的时间小于5s)，退火后坯料硬度(HBW)为176，软化率为22.1％，坯料表面无烧损,如图3所示，晶粒度8级，无过烧和过热现象。

实施例4

铁基GH2696合金六角成品尺寸S36mm，坯料直径为Φ47mm、长度2.8m～3.2m，坯料第一段加热功率为350kW，坯料捻尖部位和正常部位温度恒定后(900℃)，第二段加热功率升至450kW，坯料加热至1080℃后，坯料快速入水进行淬火(停止加热至入水的时间小于5s)，淬火后坯料硬度(HBW)为169，软化率为22.1％，坯料表面无烧损,如图4所示，晶粒度7.5级，无过烧和过热现象。

表1高温合金冷拉坯料电淬火软化退火前后硬度对比。

表1