一种镍基高温合金饼材细晶锻造方法与流程

本发明涉及高温合金，尤其涉及一种镍基高温合金饼材细晶锻造方法。

背景技术：

1、718合金(国内gh4169)是一种析出强化型镍基高温合金，在高温下具有较高的强度、良好的抗氧化性、耐腐蚀性、优异的抗持久、抗冲击性以及组织稳定性，广泛应用于航空航天、石油化工、船舶等领域。

2、718合金主要析出相为γ″、γ′、δ相，该合金常用材料经过标准热后会析出以上强化相，根据以往的研究经验来看，其在显微组织中对于力学性能影响最大的是晶粒度；当晶粒度满足≥8级的前提下，其力学性能强度有明显的提升，但是现有的镍基高温合金饼材无法满足饼材组织均匀性的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种镍基高温合金饼材细晶锻造方法，以φ508mm自耗锭为原材料，经过均匀化扩散处理+多火次锻造+定尺镦粗等工艺手段实现，制备出晶粒度细小且均匀的细晶饼材，提高了718合金力学强度性能。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其中：按重量份计，包括以下组分：

4、s1.按质量分数计，镍基高温合金饼材包括以下组分：c 0～0.08％，cr 17.0～21％，ni50～55％，mo2.8～3.0％，nb4.75-5.5％，ti 0.65-1.15，al 0.20-0.80，其余为不可避免的杂质元素，以上总和为100％，称取高纯度金属cr、金属ni、金属mo、金属nb、金属al、金属ti、石墨c，并将上述原料加入熔炼炉中进行熔炼并抽真空，控制真空度≤15pa，待配料完全融化后，控制真空度≤5pa进行精炼1-10h，之后浇注，得到电极棒，并将电极棒头部焊接假电极并放入真空熔炼炉中进行自耗重熔成自耗锭；

5、s2.将自耗锭置于加热炉进行均匀化高温扩散；

6、均匀化高温扩散目的是降低cr、mo、nb元素在钢锭组织中的枝晶偏析系数，改善钢锭内部铸态的直径间距；同时可以消除以laves相为代表的有害相，保证锻造过程的材料加工塑性。

7、s3.将步骤s2中经均匀化高温扩散后的自耗锭进行圆周面滚磨，并将滚磨后的自耗锭通过加热炉进行预热，得到合金锭；

8、滚磨保证清除表面氧化层和冶金缺陷，预热目的是将自耗锭内外部能够充分加热，使得自耗锭在后续锻造热变形过程中材料温度处于最优再结晶温度范围。

9、s4.将合金锭按6～10火次进行自由锻造热变形和再加热，之后冷却；

10、s5.将冷却后的合金锭进行切割，控制切割后的合金锭长度与直径比例为2.0～2.5，得到棒材；

11、高径比h：d＝2.0～2.5可以保证后续镦粗过程的径向变形更加均匀。

12、s6.将步骤s5的棒材放入加热炉进行保温，之后将棒材通过锻压机沿轴向锻造使得棒材轴向变形，通过轴向变形以实现晶粒度的进一步细化，得到饼材；

13、s7.将饼材进行车光处理，控制饼材表面粗糙度≤1.6μm；

14、饼材进行100％表面车光处理，保证边缘氧化层，同时棒材表面粗糙度满足≤1.6μm。

15、s8.将饼材进行接触法100％超声波检测，合格后入库。

16、优选的是，所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其中：步骤s1中自耗重熔控制真空度≤1mpa。

17、优选的是，所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其中：步骤s2均匀化高温扩散的温度为1160±10℃，保温时间为24～30h，之后升温至1200℃±10℃，保温72～80h。

18、优选的是，所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其中：步骤s3预热温度为1100℃±10℃，保温时间为7～10h。

19、优选的是，所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其中：步骤s4中1～6火次自由锻造控制平均变形率为35％±2％，控制加热温度为1100℃±10℃，保温时间为30～90min，7～10火次自由锻造控制平均变形率每火次递减3～5％，控制加热温度为1010℃±10℃，保温时间为30～90min。

20、自由锻变形过程可整体分2个阶段：第一阶段，前期1～6火次采用平均变形率35％±2％，加热温度为1100℃±10℃，其目的是使残余铸态组完全转化成粗大等轴晶组织；第二阶段，后期7～10火次采用平均变形率每火次递减3～5％的方式，加热温度按1010℃±10℃，其目的是让合金材料在能够在均匀锻造热变形的同时充分完成动态再结晶，以形成均匀且细小的等轴晶组织。

21、优选的是，所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其中：步骤s6中控制保温温度为980±10℃，保温时间为2～4h。

22、优选的是，所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其中：步骤s6中锻压机沿轴向按15～20mm/s的变形线速度进行锻造，饼材和棒材的长度比为60～75:100。

23、本发明的优点：

24、(1)本发明的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，通过均匀化扩散处理减小了自耗锭的元素偏析和实现了有害相去除；通过两次锻造达到了一次锻造无法实现的晶粒组织，晶粒度达到10级-10.5级。

25、(2)本发明的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，均匀的晶粒组织为超声波检测提供更加准确的声波反射回馈，利于缺陷的发现排除。

技术特征：

1.一种镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其特征在于：步骤s1中自耗重熔控制真空度≤1mpa。

3.根据权利要求1所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其特征在于：步骤s2均匀化高温扩散的温度为1160±10℃，保温时间为24～30h，之后升温至1200℃±10℃，保温72～80h。

4.根据权利要求1所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其特征在于：步骤s3预热温度为1100℃±10℃，保温时间为7～10h。

5.根据权利要求1所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其特征在于：步骤s4中1～6火次自由锻造控制平均变形率为35%±2%，控制加热温度为1100℃±10℃，保温时间为30～90min，7～10火次自由锻造控制平均变形率每火次递减3～5%，控制加热温度为1010℃±10℃，保温时间为30～90min。

6.根据权利要求1所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其特征在于：步骤s6中控制保温温度为980±10℃，保温时间为2～4h。

7.根据权利要求1所述的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，其特征在于：步骤s6中锻压机沿轴向按15~20mm/s的变形线速度进行锻造，饼材和棒材的长度比为60～75:100。

技术总结
本发明提供一种镍基高温合金饼材细晶锻造方法，按重量份计，包括以下组分：S1.称取金属Cr、金属Ni、金属Mo、金属Nb、金属Al、金属Ti、石墨C，并将上述原料进行熔炼并抽真空，精炼，浇注，得到电极棒，并将电极棒进行自耗重熔成自耗锭；S2.均匀化高温扩散；S3.滚磨，预热得到合金锭；S4.将合金锭进行自由锻造热变形和再加热；S5.将合金锭进行切割，得到棒材；S6.将棒材保温，之后通过锻压机沿轴向锻造使得棒材轴向变形，得到饼材；S7.将饼材进行车光处理；S8.将饼材超声波检测。本发明的镍基高温合金饼材细晶锻造方法，通过均匀化扩散处理减小了自耗锭的元素偏析和实现了有害相去除；通过两次锻造达到了一次锻造无法实现的晶粒组织，晶粒度达到10级‑10.5级。

技术研发人员：李成龙,李晴,陈思敏,钟裕国,王志凯,熊兰兰,高剑凯,宁新伟,孙志,宋彬,荣文凯,赵长虹,王世普,浦益龙
受保护的技术使用者：江苏隆达超合金航材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15