本发明涉及航空用1795mpa级别gh159(mp159)螺栓制造加工工艺领域。
背景技术：
现代高温合金，包括铁基、镍基、钴基高温合金，其中gh159是在国外多相钴基高温合金(mp合金)的基础上发展起来的一种新型高强度多相钴基高温合金，等效于美系牌号mp159。它主要特点是：利用冷变形首先在面心立方基体中诱发产生交叉网状分布的片状ε相来阻止位错的长程运动而产生强化，再经过时效处理析出弥散的ni3x相补充强化。该合金具有超高强度，良好的塑性韧性和高的应力腐蚀等综合性能，并且在593℃的高温下仍能保持其高强度的特性。该合金可广泛用于航空发动机的高温紧固件螺栓等零件，该合金原材料主要以(固溶+冷拉)状态供应，按标准时效制度时效后强度σb≥1795mpa。
航空用1795mpa级别gh159螺栓制造规范规定螺栓头部必须采用热镦成型，获得良好金属流线以提高其综合使用性能。但是，在实际生产中，采用常规的一次高频感应加热后热镦再时效的头部镦制加工方法，螺栓头部端面硬度只有hrc38～40,不能完全保证1795mpa级别gh159(mp159)螺栓拉伸试验σb≥1795mpa，特别是头部厚度较薄的螺栓，按常规热镦时效后进行拉伸试验时室温拉伸强度未达1795mpa就发生头部拉脱现象。究其原因，该合金材料主要强化手段为冷变形强化+时效强化的双重强化方式，采用常规的一次高频感应加热后热镦再时效的头部加工方法，由于加热温度高，头部变形部位在热镦过程中发生了回复再结晶，冷变形强化遭到严重削弱，经时效后其头部的硬度、强度远远低于杆部的硬度、强度。最终导致室温拉伸试验抗拉强度未达1795mpa时出现头部脱帽现象。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是采用常规的一次高频感应加热后热镦的头部加工方法不能保证1795mpa级别gh159(mp159)螺栓整体能承受σb≥1795mpa的技术要求，尤其是头部厚度较薄螺栓。
本发明是这样实现的：
本发明提出了一种gh159螺栓头部加工方法，是先对螺栓需要成型的部位采用高频感应加热固溶水冷处理，然后采用高频感应低温加热镦压头部成型，头部成型后螺栓按标准进行时效处理的加工方法。可保证gh159(mp159)螺栓头部能承受1795mpa拉应力，确保螺栓做拉伸试验时满足σb≥1795mpa。
进一步的，固溶水冷处理的高频感应加热温度应控制在1050℃～1100℃，感应线圈内径、加热时间和加热电流根据螺栓规格大小确定；镦压时的高频感应低温加热温度应控制在800℃～900℃，感应线圈内径和加热时间与高频感应加热固溶水冷处理时保持不变，加热电流为固溶高频感应加热时的2/3。
在上述技术方案中，必须严格控制模具温度和水的温度，以保证冷却过程的一致性，从而保证机械性能的一致性。
与常规的一次高频感应加热后热镦的gh159(mp159)螺栓头部加工方法相比，本发明采用先对螺栓需要成型的部位采用高频感应加热固溶水冷处理，然后高频感应低温加热镦压头部成型，头部成型后螺栓按标准进行时效处理的加工方法。通过温镦加热前对需要成型的部位采用高频感应加热固溶水冷处理，将原材料需要成型部位的硬度降至hrc30左右，为后续螺栓头部镦制成型提供了良好的塑性。随后进行高频感应低温加热镦压头部成型，温度选择在gh159变形再结晶温度以下是为了保留低温形变强化效果，结合最后时效强化处理形成“形变强化+时效强化”的双重强化效果，而且头部镦制的变形量高于gh159原材料冷拉变形量。使螺栓头部强度得到大幅度提升，硬度达hrc46以上，头部强度接近杆部强度，从而保证gh159(mp159)螺栓头部能承载1795mpa拉应力，确保螺栓整体能承受σb≥1795mpa的技术要求。
本发明成功解决了采用常规的一次高频感应加热后热镦加工方法不能保证1795mpa级别gh159(mp159)螺栓拉伸试验σb≥1795mpa，特别是头部厚度较薄螺栓的室温拉伸强度不达标的技术难题。因此，本发明可在航空用gh159(mp159)螺栓制造加工领域进行推广。
附图说明
图1是本发明的gh159螺栓结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种gh159(mp159)螺栓头部加工方法，实施时该螺栓需先对需要成型的部位采用高频感应加热固溶水冷处理，然后采用高频感应低温加热镦压头部成型，头部成型后螺栓按标准进行时效处理的温镦加工方法。可保证gh159(mp159)螺栓头部能承载1795mpa拉应力，保证螺栓做室温拉伸试验时满足σb≥1795mpa。
其中，固溶水冷处理的高频感应加热温度应控制在1050℃～1100℃；感应线圈内径、加热时间和加热电流根据螺栓规格大小确定。镦压时的高频感应加热温度应控制在800℃～900℃；感应线圈内径和加热时间与高频感应加热固溶水冷处理时保持一致，加热电流为固溶高频感应加热时的2/3。
试验例：
试验检测数据如下：
1、螺栓头部端面中心硬度
2、螺栓室温拉伸性能
实施例：
gh159螺栓如图1所示，首先对需要成型的部位采用高频感应加热，加热电流120a,加热温度1080℃，加热时间9.5秒，加热结束后立即水冷；接着进行高频感应低温加热，加热电流80a，加热温度850℃，加热时间9.5秒，加热结束后立即镦制头部成型；然后按标准规定的制度进行时效处理；最后加工成成品。在温镦过程中必须严格控制模具温度和水的温度，以保证冷却过程的一致性，从而保证机械性能的一致性。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。