专利名称：：一种gh4169高温合金焊丝的制作方法
技术领域：
：本发明涉及高温合金高温焊丝的制备技术，特别提供了一种GH4169高温合金专用焊丝。
背景技术：
：GH4169高温合金的焊接一般采用与母材相同或相近的焊接材料，并在氩气保护下采用钨极氩弧焊施焊。大量实践表明，GH4169高温合金焊接中最常见的问题是在焊缝和热影响区产生热裂纹，焊后出现时效裂纹，以及焊接接头塑韧性远低于母材的塑韧性等问题。虽然焊接时冷却速度非常快，Laves相生成的条件似乎不具备，但有研究表明由于GH4169高温合金中Nb含量高达5%左右，Nb很容易在枝状晶间富集，在1000倍下观察焊缝组织，可以看到枝晶间有白色组织，而这些组织被怀疑为是Laves相。电子探针微区分析证实，这些白色区域的成分接近于Laves相组成。因此可判定，Nb的富集促进了相的严重成分偏析，这种现象的存在将导致焊接接头塑韧性的急剧下降。
发明内容本发明的目的是提供一种高温合金GH4169焊丝。本发明提供一种GH4169高温合金焊丝，所述的GH4169高温合金焊丝化学组成为，重量百分比Mo3.03.31;Al0.450.65;4Ti0.81.2;Nb5.05.7;Mn0.350.65;C0.020.03;Ni5055;余量为铁及杂质。本发明提供的GH4169高温合金焊丝，所述的杂质包括Si、S、P、B、Co,其中Si《0.0080，S《0.0050，P《0.0050,B《0.002，Co《0.002。本发明提供的GH4169高温合金焊丝的焊后热处理工艺，熔敷金属焊后依次经过扩散退火、固溶处理、时效处理，具体为扩散退火1150。C1250。C保温1015h,优选1190ilO。C保温12h，炉冷；固溶处理990。C1200。C保温2040min，优选1030ilO。C保温30min，水冷；时效处理700。C750。C保温812h，优选720il(TC保温812h，空冷。本发明提供的一种高温合金GH4169焊丝，施焊后经过扩散退火+固溶、时效热处理，可以在保证熔敷金属强度、硬度的同时，使熔敷金属具有>18%的延伸率。图1为GH4169高温合金熔敷金属的金相组织图2为扫描电镜下放大1000倍的熔敷金属焊态金相组织的形貌图3在图2中树枝晶间白色相和基体上任意一点的扫描图像图1为GH4169高温合金熔敷金属的金相组织，GH4169合金在标准热处理状态下主要由Y基体和强化相Y'、f及碳化物组成。而熔敷合金在焊接过程中经历了重新熔化凝固的过程，原来的Y'或f、硼化物相等均溶入基体中，其室温组织主要由Y固溶体构成。由于熔敷时冷却速度很快，Y固溶体呈主轴很长的树枝状晶。图2是熔敷金属焊态金相组织在扫描电镜下放大1000倍，利用背散射电子原子序数衬度原理进行的形貌分析，观察到树枝晶间都有白色相生成，形貌呈骨骼状如图2所示。在图2中树枝晶间白色相和基体上任意选择一点做扫描，结果如图3所示。从图3可以看到，与基体相比晶间白色相富集大量Nb和Mo元素，说明树枝晶间发生了明显的Nb和Mo元素偏析，Nb和Mo含量较高。从白色相的形貌及元素富集情况可定性判定白色相为Laves相(Ni，Fe，Cr)2(Nb，Mo，Ti)。脆硬的的金属化合物Laves相的存在必然导致合金的力学性能下降，因此需要在Laves相熔点1093。C以上的温度进行热处理，以消除Laves相。具体实施例方式一、材料熔炼1、打结坩埚在成型MgO坩埚底部垫付100mm左右的镁砂，在周围填充镁砂并用风镐、铁钎夯实，再用水玻璃和镁砂细粉打结坩埚口，把浇道口固定；2、烘烤坩埚在打结好的坩埚内放入一定量的纯铁，用小功率烘烤l2小3、将称量并复检过的Ni、Fe、Mo、Cr、Nb、C等原材料放入打结并烘烤好的MgO埚中，把A1、Ti放入料斗中，然后抽真空，功率按冶炼工艺送电加热至坩埚中原料全部熔化；4、钢液熔清后，精炼l/4小时；5、停电并向炉内充入一定量的氩气，重新送电并调整加热功率使钢液温度保持在熔点附近，加入合金料(Al、Ti)，并加入一定量Mg-Ca合金脱氧、硫、磷；6、调整钢液温度在熔点附近，带电加热匀速浇铸。二、热处理、锻造、热轧把浇注出的铸锭进行均匀化热处理119(TCx20h,空冷，消除浇注过程中产生的S相和Nb等元素的偏析。把钢锭重新加热，开锻温度112(TC，终锻温度930950°C。锻造尺寸为35mmx35mmxl600mm，外表面经过砂轮修磨后热轧至08mm盘条，热轧温度1080'C。三、丝材加工丝材盘圆拔丝机上进行冷拔，累积变形量不超过50%，中间退火热处理在保护气氛热处理炉上进行，温度为1020104(TC，通过均温带的时间不少于5分钟。中间道次丝材公差按在di0.03mm控制，成品尺寸公差按^。。2控制。成品焊丝尺寸为dl.6mm。四、施焊采用手工钨极氩弧焊方法获得熔敷层，母材成分为工程上普遍使用的Incond718镍基高温合金板材，板厚为3mm。由于加工试样时完全去除母材,因此母材成分对熔敷金属成分无影响。具体的焊接工艺参数如下焊接电流为50A，焊接电压为12V，保护气体为氩气，保护气体流量为10L/min，层间温度<150°〇。五、焊后热处理从焊后熔敷金属的金相组织看出(图l)，Inconel718合金焊接性差的主要原因是生成Laves相和晶界处NbC的富集。这是因为Inconel718合金焊接时，合金经历了重新凝固的过程，大量铌的存在促进了Laves相形成，这些因素导致了Inconel718合金焊接接头的塑、韧性降低，从而表现为延伸率比较低，强度系数也不高。因此要进行扩散退火热处理，以消除Laves相及枝晶间Nb元素偏析。扩散退火消除了熔敷金属在焊接过程中形成的脆性Laves相和Nb的偏析，改善了塑性，再经过固溶、时效热处理，析出/、Y〃相，使lncond718合金得到了强化处理。具体热处理工艺是扩散退火11卯。C保温12h，炉冷；固溶处理1030'C保温30min，水冷；时效处理72(TC保温10h，空冷。实施例lGH4169焊丝的成分为，钼Mo:3.10，铝A1:0.53，钛Ti:1.15，铌Nb:5.02，硅Si:0.0045，硫S:0.0012，磷P:0.0035，锰0.38，碳O.Oll，硼B0細4，钴Co0.0003，镍Ni52.8,铁Fe余。冶炼完成的铸锭经过热加工、冷拔成丝后进行施焊后测试熔敷金属室温力学性能及硬度，如表l:实施例2GH4169焊丝的成分为，钼Mo:3.12，铝A1:0.57，钛Ti:1.19，铌Nb:5.52，硅Si:0.0041，硫S:0.0010,磷P:0.0035,锰0.40，碳0.021，硼B0.0015，钴Co0.0005，镍Ni52.3，铁Fe余。冶炼完成的铸锭经过热加工、冷拔成丝后进行施焊后测试熔敷金属室温力学性能及硬度，如表l:表lGH4169高温合金焊丝熔敷金属性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施例3GH4169焊丝的成分为，钼Mo:3.18,铝A1:0.51，钛Ti:1.09，铌Nb:5.60，硅Si:0.0044，硫S:0.0011，磷P:0.0037,锰0.45，碳0.021,硼B0.0014，钴Co0.0003，镍Ni52.7，铁Fe余。冶炼完成的铸锭经过热加工、冷拔成丝后进行施焊后测试熔敷金属室温力学性能及硬度，如表2:实施例4GH4169焊丝的成分为，钼Mo:3.08，铝Al:0.53,钛Ti:1.12，铌Nb:4.69，硅Si:0.0041，硫S:0.0008，磷P:0.0031，锰0.41，碳0.0015，硼B0.0010，钴CoO扁7，镍Ni52.3，铁Fe余。冶炼完成的铸锭经过热加工、冷拔成丝后进行施焊后测试熔敷金属室温力学性能及硬度，如表2:表2GH4169高温合金焊丝熔敷金属性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表l、2中可以看出，无论是熔敷金属的屈服强度、断裂强度及硬度全部超过了GH4169母材的强度，而且延伸率也达到了母材要求，因此说明采用本发明的焊丝，可以使熔敷金属具有很高的强度并具有一定的韧性。权利要求1、一种GH4169高温合金焊丝，其特征在于所述的GH4169高温合金焊丝化学组成为，重量百分比Mo3.0～3.31；Al0.45～0.65；Ti0.8～1.2；Nb5.0～5.7；Mn0.35～0.65；C0.02～0.03；Ni50～55；余量为铁及杂质。2、如权利要求1所述的GH4169高温合金焊丝，其特征在于所述的杂质包括Si、S、P、B、Co，其中Si《0扁0，S《0.0050，P《0.0050，B《0.002，Co《0皿。3、一种权利要求1所述的GH4169高温合金焊丝的焊后热处理工艺，其特征在于熔敷金属焊后依次经过扩散退火、固溶处理、时效处理，具体为扩散退火1150。C1250'C保温1015h，炉冷；固溶处理1000。C1050。C保温2040min,水冷；时效处理70(TC75(TC保温812h，空冷。4、一种权利要求3所述的GH4169高温合金焊丝的焊后热处理工艺，其特征在于熔敷金属焊后依次经过扩散退火、固溶处理、时效处理，具体为扩散退火119(Hl(TC保温12h，炉冷；固溶处理1030il(TC保温30min，水冷；时效处理720il(TC保温10h，空冷。全文摘要一种GH4169高温合金焊丝，所述的GH4169高温合金焊丝化学组成为，重量百分比Mo3.0～3.31；Al0.45～0.65；Ti0.8～1.2；Nb5.0～5.7；Mn0.35～0.65；C0.02～0.03；Ni50～55；余量为铁及杂质。本发明提供的高温合金GH4169焊丝，施焊后经过扩散退火+固熔、时效热处理，可以在保证熔敷金属强度、硬度的同时，使熔敷金属具有≥18％的延伸率。文档编号B23K35/30GK101486135SQ20081001014公开日2009年7月22日申请日期2008年1月18日优先权日2008年1月18日发明者孔凡亚,李惠娟,苏国跃,都祥元申请人:中国科学院金属研究所