一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法与流程

本发明属于金属材料制造领域，具体涉及一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法。

背景技术：

gh738合金是镍-铬-钴基时效强化型难变形高温合金，使用温度最高可达730℃，合金化程度高,由钴、铬和钼元素固溶强化，由铝、钛元素形成γ′沉淀强化相，同时由硼、锆元素净化和强化晶界；偏析倾向严重,合金中γ′相含量超过20％，热加工窗口窄，锻制过程中极易产生表面裂纹。此类难变形合金的传统锻造方法,是将钢锭软包套后再由快锻机直接成材,锻制需要较高的加热温度，导致成品棒材心部组织粗大；锻制过程中棒坯表面温降快，导致成品棒材表面裂纹严重、混晶组织严重；锻制棒坯尺寸偏差大、形状不规则，导致车削量大(25mm～30mm)，成材率非常低。

技术实现要素：

本发明公开一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法，目的是采用快锻机+径锻机联合锻造生产、经新的均匀化退火工艺，能够获得均匀细小的低偏析晶粒组织和低成分偏析的棒材。

具体技术方案

采用快锻机+径锻机联合生产gh738合金棒材的锻造生产方法：

⑴钢锭均匀化扩散退火工艺：

工艺曲线如图1所示；

⑵快锻机开坯工艺：

钢锭加热曲线如图2所示，钢锭加热温度1040℃～1160℃，加热到温后包裹保温棉后再回炉保温，保温结束后出炉锻造，出炉对钢锭进行包裹保温棉后再回炉保温，加热温度范围从30℃扩大到120℃，保温结束后出炉锻造，在快锻机上进行拔长和镦粗，拔长每火次变形量30％～60％，镦粗每火次变形量15％～40％；变形结束后对棒坯重新包裹保温棉，逐火次降低加热温度，从1160℃降低到1040℃；

⑶径锻机锻制工艺：

开坯后的坯料在3min～10min内转移至离径锻机最近的加热炉，加热温度控制为1040℃～1120℃，径锻机锻制成棒材，锻后快冷。

本发明关键点：⑴采用钢锭均匀化扩散退火工艺，平衡难变形合金钢锭各成分的偏析系数，得到成分相对低偏析的钢锭；⑵快锻机采用回炉软包套技术达到近似等温锻造，保证棒坯中心到边缘的细小晶粒；⑶通过径锻机变形提高棒材组织均匀性，减少棒材车光量，提高成材率。

本发明的有益之处在于:

采用快锻机+径锻机联合生产φ85mm～φ250mm棒材，中心至边缘均可以获得均匀细小的低偏析晶粒组织；锻造过程中不会产生严重的锻制裂纹，减少棒材的车削量，提高成材率。

附图说明

图1为钢锭均匀化扩散退火加热曲线,；

图2为钢锭或钢坯加热工艺曲线；

图3为快锻开坯径锻联合生产的φ85mm规格gh738合金棒材中心位置金相组织照片，晶粒度6级；

图4为快锻开坯径锻联合生产的φ85mm规格gh738合金棒r/2位置金相组织照片，晶粒度7级；

图5为快锻开坯径锻联合生产的φ85mm规格gh738合金棒边缘位置金相组织照片，晶粒度7级；

图6为快锻开坯径锻联合生产的φ250mm规格gh738合金棒材中心位置金相组织照片，晶粒度5级；

图7为快锻开坯径锻联合生产的φ250mm规格gh738合金棒材r/2位置金相组织照片，晶粒度6级；

图8为快锻开坯径锻联合生产的φ250mm规格gh738合金棒材边缘位置金相组织照片，晶粒度7级。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施案例详述本发明，但本发明不局限于下述实施案例。

实施例1：

合金锭锭型：φ508mm；锻造规格：φ97mm；成品材规格：φ85mm。

⑴钢锭均匀化扩散退火工艺：

工艺曲线如图1所示；

⑵快锻机开坯工艺：

钢锭加热曲线如图2所示，当钢锭加热温度到1160℃时，出炉对钢锭进行包裹保温棉，重新进行加热再出炉后在快锻机上进行拔长和镦粗，拔长3～5火次，每火次变形量30％～60％，镦粗1火次，每火次变形量15％～40％；变形结束后对棒坯重新包裹保温棉，逐火次降低加热温度至1040℃；开坯尺寸为φ240mm。

⑶径锻机锻制工艺：

开坯后的坯料在2min～10min内转移至离径锻机最近的加热炉，加热温度控制为1040℃～1120℃，径锻机2火次锻造，第1火次锻造开坯φ120mm～φ180mm，第二火次锻造至φ95mm。

图3、4、5为快锻开坯径锻联合生产的φ85mm规格gh738合金棒材中心、r/2、边缘位置金相组织照片，棒材中心至边缘晶粒度评级为6级～7级。

实施例2：

合金锭锭型：φ508mm；锻造规格：φ262mm；成品材规格：φ250mm。

⑴钢锭均匀化扩散退火工艺：

工艺曲线如图1所示；

⑵快锻机开坯工艺：

钢锭加热曲线如图2所示，当钢锭加热温度到1160℃时，出炉对钢锭进行包裹保温棉，重新进行加热再出炉后在快锻机上进行拔长和镦粗，拔长4火次，每火次变形量30％～60％，镦粗2火次，每火次变形量15％～40％；变形结束后对棒坯重新包裹保温棉，逐火次降低加热温度至1040℃；开坯尺寸为φ320mm。

⑶径锻机锻制工艺：

开坯后的坯料在3min～10min内转移至离径锻机最近的加热炉，加热温度控制为1040℃～1120℃，径锻机1火次锻造，锻造至φ260mm。

图6、7、8为快锻开坯径锻联合生产的φ250mm规格gh738合金棒材中心、r/2、边缘位置金相组织照片，棒材中心至边缘晶粒度评级为5级～7级。

技术特征：

1.一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法，其特征在于，采用快锻机+径锻机联合锻造、均匀化退火工艺，获得均匀细小的低偏析晶粒组织和低成分偏析的棒材；

所述钢锭均匀化扩散退火工艺：600±10℃不少于2h→1000±10℃不少于2h→1120℃～1160℃不少于20h→1170℃～1220℃不少于40h→炉冷；

所述快锻机开坯工艺：钢锭加热600℃±10℃不少于2h、1000℃±10℃不少于2h、1040℃～1160℃不少于2h；加热到温后包裹保温棉后再回炉保温，保温结束后出炉锻造，出炉对钢锭进行包裹保温棉后再回炉保温，加热温度范围从30℃扩大到120℃，保温结束后出炉锻造，在快锻机上进行拔长和镦粗，拔长每火次变形量30％～60％，镦粗每火次变形量15％～40％；变形结束后对棒坯重新包裹保温棉，逐火次降低加热温度，从1160℃降低到1040℃；

所述径锻机锻制工艺：将开坯后的坯料在3min～10min内转移至离径锻机最近的加热炉，加热温度控制为1040℃～1120℃，径锻机锻成棒材，锻后快冷。

2.根据权利要求1所述一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法，其特征在于，所述合金锭锭型：φ508mm；成品材规格：φ85mm。

⑴钢锭均匀化扩散退火后，对钢锭加热温度到1160℃时，出炉对钢锭进行包裹保温棉，重新进行加热再出炉后在快锻机上进行拔长和镦粗，拔长3～5火次，每火次变形量30％～60％，镦粗1火次，每火次变形量15％～40％；变形结束后对棒坯重新包裹保温棉，逐火次降低加热温度至1040℃；开坯尺寸为φ240mm；

⑶径锻机开坯工艺：

开坯后的坯料在2min～10min内转移至离径锻机最近的加热炉，加热温度控制为1040℃～1120℃，径锻机2火次锻造，第1火次锻造开坯φ120mm～φ180mm，第二火次锻造至φ97mm。

3.根据权利要求1所述一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法，其特征在于，所述合金锭锭型：φ508mm，成品材规格：φ250mm；

⑴钢锭均匀化扩散退火后，对钢锭加热温度到1160℃时，出炉对钢锭进行包裹保温棉，重新进行加热再出炉后在快锻机上进行拔长和镦粗，拔长4火次，每火次变形量30％～60％，镦粗2火次，每火次变形量15％～40％；变形结束后对棒坯重新包裹保温棉，逐火次降低加热温度至1040℃；开坯尺寸为φ320mm；

⑶径锻机锻制工艺：

开坯后的坯料在3min～10min内转移至离径锻机最近的加热炉，加热温度控制为1040℃～1120℃，径锻机1火次锻造，锻造至φ260mm。

技术总结
本发明公开一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法，目的是采用快锻机+径锻机联合锻造生产、经新的均匀化退火工艺，能够获得均匀细小的低偏析晶粒组织和低成分偏析的棒材。具体技术方案：⑴采用钢锭均匀化扩散退火工艺，平衡难变形合金钢锭各成分的偏析系数，得到成分相对低偏析的钢锭；⑵快锻机采用回炉软包套技术达到近似等温锻造，保证棒坯中心到边缘的细小晶粒；⑶通过径锻机变形提高棒材组织均匀性，减少棒材车光量，提高成材率。本发明的有益之处在于:采用快锻机+径锻机联合生产Φ85mm～Φ250mm棒材，中心至边缘均可以获得均匀细小的低偏析晶粒组织；锻造过程中不会产生严重的锻制裂纹，减少棒材的车削量，提高成材率。

技术研发人员：丑英玉;杨玉军;于腾;杨亮;谷强;李凤艳;刘宁;李连鹏;齐超;侯少林;宋彬;王骁楠;毕煜;徐连营;于宗洋;沈洋;刘锰
受保护的技术使用者：抚顺特殊钢股份有限公司
技术研发日：2020.11.02
技术公布日：2021.04.02