有技术焊前热处理相比，提供的优点在 于需要1-3°F/分钟，并且优选为rF/分钟的缓慢冷却速率，到低于1450°F(优选 低于1250°巧。更具体地，根据本发明的焊前热处理在时间节约和制造成本方面可能 更成本有效，因为与在美国专利号6120624中所公开的焊前热处理相比，通过在达到约 1650°F-1450°F的溫度范围后允许增大的冷却速率，可W节省多达约5至8小时。
[0039] 在样品铸件焊接和通常包括在超合金满轮机部件制造中的焊后热处理期间，附加 试验被执行W评估应变时效裂纹的缺失或存在。具有8"X4"X1/2"尺寸的IN939的围模 等轴铸巧被提供并切成=个较小的部分。运=部分然后被加工W包括多个各种形状和尺寸 的人工缺陷，其表示需要焊接的组成铸件的缺陷。运些由此加工的部分中的每一个均将被 称为"焊接取样片"。在如图8A和8B所示，焊接取样片上的焊接范围包括直径为0. 5"和 0. 25"，并且深度为6mm和5mm的焊接人工缺陷（在图8A和8B中分别为A，B)，槽C(宽度 5mm且深度6mm)，在取样片的侧面上的角焊缝D1，D2(长度与取样片宽度相同）W及堆焊 E(2. 5mm宽）。
[0040] 焊接取样片中的每个然后经受根据上述热处理的焊前热处理，HT#5。在包括冷却 阶段或步骤的热处理完成后，每个焊接取样片的样品端切片被取出并检查。经测定，每个焊 接取样片的丫'颗粒生长与经受焊前热处理，HT#5的样品铸件所显示的一致，如图5A和5B 所示。焊接取样片切片的显微照片被示于图7A和7B，并且表明与焊前热处理HT#5 -致的 颗粒生长。
[0041] 然后，每个焊接取样片经受后铸造程序，包括焊接和焊后热处理（溶液退火，稳定 化和时效热处理），W大致重复超合金满轮机部件的制造步骤。对于每个焊接取样片，多个 压痕或人造缺陷中的每一个使用儀铭铁合金（Nimonic) 263焊接填充焊丝被焊接。不同的 焊机在每个相应的焊接取样片上执行焊接，W便表示现实的制造方案。
[0042] 在焊接取样片后，接下来执行焊后热处理。在116(TC±15°C(2120°F+ 25。巧 下在真空中进行溶液热处理4小时（240+15/-0分钟）。然后每个焊接取样片均被迅速冷 却（在3分钟内或更短）至1000°C(1832°F);并且然后被气体（惰性气体）冷却到室溫。 焊接取样片在20分钟或更短时间内从1000°C被快速冷却至540°C。在540°C之后，焊接取 样片被冷却至室溫。
[0043] 在1000°C±15°C(1832°F+ 25。巧下在真空中在每个焊接取样片上进行稳定 化热处理6小时（360+15/-0分钟）。然后每个焊接取样片被气体（惰性气体）冷却到室 溫。冷却速率可W是在20分钟或更短时间内从1000°C至540°C。从540°C至室溫允许空气 冷却。
[0044] 最后，相对于每个焊接取样片，在800°C±15°C(1472°F+ 25。巧在真空中进行 时效热处理16小时巧60 +15分钟），焊接取样片然后被气体（惰性气体）迅速冷却至室 溫。从540°C至室溫允许空气冷却。
[0045] 在焊接步骤之后和在上述焊后热处理中的每个之后，对每个焊接取样片进行目视 检查和巧光渗透检验（FPI)。基于运些检验，没有检测到与开裂相关的线性指示。在焊接和 所有的视觉和FPI检查完成之后，焊接取样片中的每个然后被纵向切割，从而形成纵向横 截面。横截面的显微照片被拍摄，W检查焊接取样片应变时效裂纹的焊接位置。在=个焊 接取样片中任一个中没有观察到应变时效裂纹。其中一个焊接取样片显示没有焊接缺陷， 而另外两个焊接取样片显示出焊接缺陷的迹象，例如与应变时效裂纹不相关的底切。关于 图9A和图9B，样本焊接取样片的横截面12A和12B的显微照片，其按照本发明的焊前热处 理被处理，显示出在焊点A，B，C，D1，D2和E处，没有应变时效裂纹或焊接缺陷的迹象。鉴于 上述情况，焊前热处理已经被测试并证明其在IN939超合金铸件内实现所期望的延展性， 运消除了可能在焊接和后铸造热处理期间出现的应变时效裂纹。
[0046] 尽管本发明的各种实施例已在本文中被示出和描述，但是很明显，运些实施例仅 通过示例的方式被提供。许多变化、改变和替换可W作出而不脱离本发明。因此，本发明仅 由所附权利要求的精神和范围限制。
【主权项】
1. 一种镍基超合金铸件的焊前热处理，用于使y'相过时效以减轻焊接和焊后热处理 期间的应变时效裂纹，所述焊前热处理包括： 将所述铸件加热到第一温度，所述第一温度在低于Y'溶线温度35°F和所述合金的 初熔温度之间的范围内； 在所述第一温度下浸泡所述铸件约1小时； 以每分钟约rF的速度将所述铸件冷却至约1900°F(±25°F)，并在该温度下保持 约10分钟； 以每分钟约rF的速度将所述铸件冷却至约1800°F(±25°F)，并在该温度下保持 约10分钟；和 以每分钟约1°F的速度将所述铸件冷却至范围从约1650°F(±25°F)至约 1450°F(±25°F)的温度。2. 根据权利要求1所述的焊前热处理，还包括在将所述铸件冷却至范围从约 1650°F(±25°F)至约1450°F(±25°F)的温度之后，然后将所述铸件冷却至室温。3. 根据权利要求1所述的焊前热处理，其中加热所述铸件的所述步骤包括将所述镍基 超合金加热至约2120°F(±25°F)。4. 根据权利要求2所述的焊前热处理，还包括在加热至约2120°F(±25°F)之前，以 每分钟约50°F的速率加热所述镍基超合金铸件至约1850°F(±25°F)。5. 根据权利要求1所述的焊前热处理，其中所述镍基超合金具有这样的组成，其基 本包括以重量％计：约22. 0-22. 8 %的Cr，约18. 5-19. 5%的Co,约3. 6-3. 8%的Ti，约 L8-2.0% 的A1，约L8-2. 2% 的W，约 0.9-1. 1% 的Nb，约L3-1. 5% 的Ta，约 0? 13-0. 17% 的C，和基本包括Ni的余量。6. -种镍基超合金铸件的焊前热处理，用于使y'相过时效以减轻在焊接和焊后热处 理期间的应变时效裂纹，所述焊前热处理包括： 在缓慢加热至2120°F(±25°F)之前，以每分钟50°F的速度将镍基超合金铸件加 热至约 1850°F(±25°F); 以每分钟约2°F的速度将所述铸件加热到2120°F(±25°F); 在2120°F(±25°F)下，浸泡所述铸件约1小时； 以每分钟约1°F的速度将所述铸件冷却至约1900°F(±25°F)，并在该温度保持约 10分钟； 以每分钟约1°F的速度将所述铸件冷却至约1800°F(±25°F)，并在该温度保持约 10分钟；和 以每分钟约1°F的速度将所述铸件冷却到从约1650 °F(±25°F)至约 1450°F(±25°F)的温度。7. 根据权利要求6所述的焊前热处理，还包括将所述铸件冷却至室温。8. -种镍基超合金铸件的焊前热处理，所述铸件基本包括按重量％计为：约 22. 0-22. 8 % 的Cr，约 18. 5-19. 5 % 的Co,约 3. 6-3. 8 % 的Ti，约L8-2. 0 % 的Al，约 L8-2. 2 % 的W，约 0.9-1. 1% 的Nb，约L3-1. 5 % 的Ta，约 0? 13-0. 17 % 的C，和基本包括Ni 的余量；用于使Y'相过时效以减轻在焊接和焊后热处理期间的应变时效裂纹，所述焊前 热处理包括： 将所述铸件加热到第一温度，所述第一温度在低于Y'溶线温度35°F和所述合金的 初熔温度之间的范围内； 在所述第一温度浸泡所述铸件约1小时； 以每分钟约rF的速度将所述铸件冷却至约1900°F(±25°F)，并在该温度下保持 约10分钟； 以每分钟约1°F的速度将所述铸件冷却至约1800°F(±25°F)，并在该温度下保持 约10分钟；和 以每分钟约1°F的速度将所述铸件分别冷却至范围从约1650°F(±25°F)至约 1450°F(±25°F)的温度。9. 根据权利要求8所述的焊前热处理，还包括在将所述铸件冷却至范围从约 1650°F(±25°F)至约1450°F(±25°F)的温度之后，然后将所述铸件冷却至室温。10. 根据权利要求8所述的焊前热处理，其中加热所述铸件的所述步骤包括将所述镍 基超合金加热至约2120°F(±25°F)。11. 根据权利要求10所述的焊前热处理，还包括在加热至约2120°F(±25°F)之前， 以每分钟约50°F的速度将所述镍基超合金铸件加热至约1850°F(±25°F)。
【专利摘要】镍基超合金的焊前热处理，其包括：以每分钟2°F的速度将镍基超合金(例如IN939)铸件加热到2120°F，然后在2120°F浸泡所述铸件一小时。所述铸件然后在冷却阶段被冷却，所述冷却阶段包括以每分钟1°F的速率将所述铸件缓慢冷却至约1900°F，并在该温度保持约10分钟。然后所述铸件以每分钟1°F的速率进一步被缓慢冷却至约1800°F，并在该温度被保持约10分钟，并且进一步被缓慢冷却至1650°F至1450°F的温度范围内，然后被快速冷却到室温。焊前热处理可选地包括在缓慢加热至2120°F之前，以每分钟50°F的速率将所述铸件加热至约1850°F的步骤。
【IPC分类】C22F1/10, C22C19/05, B23K1/20, C21D1/84, B23K1/00, C22C19/00
【公开号】CN105026581
【申请号】CN201480009915
【发明人】R·P·安加尔, A·W·詹姆斯
【申请人】西门子股份公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年2月18日
【公告号】US20140238559, WO2014130441A1