专利名称:一种控制0Cr17Ni4Cu4Nb材料锻造叶片变形的方法
技术领域:
本发明涉及热加工领域,具体是一种控制0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢锻造叶片变形的方法。
背景技术:
0Crl7Ni4Cu4Nb是一种马氏体沉淀硬化不锈钢。该钢具有较高的强度、耐腐蚀、抗氧化和可焊性。适用于制造400°C以下工作的高强度耐蚀零件,如飞机、导弹的紧固件,发动机涡轮机匣的前后安装边和阀门部件、汽轮机叶片等。
马氏体不锈钢对冷却速度特别敏感,即使空冷时,也要发生马氏体转变,造成较大的冷却应力,由于叶片 表面和中心部分的马氏体转变不是同时发生,造成组织应力与冷却时的温度应力叠加而使锻造叶片产生较大的变形,而造成叶片报废。
经检索国内外专利文献,检索出专利如下
在公开号为CN1584064的发明创造中,公开了一种0Crl7Ni4Cu4Nb铸锭的轧制开坯生产方法。0Crl7Ni4Cu4Nb铸锭的轧制开坯生产方法,其特征是采用均热炉加热电渣锭 +初轧机二火轧制的开坯工艺⑴一火加热冷钢锭,入炉温度彡600°C保温1. 5小时;热钢锭,入炉温度彡690°C保温I小时;以彡600C /h升至950°C保温2小时,(80°C /h升至 1180°C保温4小时;阴阳面温差彡30°C出炉;(2) —火开坯轧辊预热;棍速彡10转/分; 开轧温度彡1150°C,终轧温度彡10500C ;压下量彡40mm;轧制道次彡14 ; (3) 二火加热 1180°C保温I小时;(4) 二火开坯开轧温度彡1130°C,终轧温度彡1000°C;压下量彡50謹; 钢坯快速剪切,热装退火。实施本发明专利对0Crl7Ni4Cu4Nb进行热加工轧制开坯,具有工艺简便、生产组织便捷、钢坯表面质量优、成本低的特点,质量符合GB/T8732-1988标准要求,经济效益显著。
在公开号为CN1584067的发明创造中,公开了一种0Crl7Ni4Cu4Nb电渣锭热送开坯的工艺方法。0Crl7Ni4Cu4Nb电渣锭热送开坯的工艺方法,其特征是采用“电渣锭重熔”+ “退火炉均温处理”+ “电渣锭低温热送”的三步法热送工艺(I)电渣锭熔炼一半时, 结晶器冷却水流量是正常流量的50%;重熔结束后60min电渣锭脱模,脱模后15min内进退火炉;⑵钢锭入炉温度彡3000C ;退火炉的保温温度680°C,时间4h ;钢锭出炉温度670°C ;(3)常规保温车热送电渣锭,待装车时间< 30min,卸车时间< 30min ;热加工车间加热炉的待料温度650°C。实施本发明,具有工艺简单、生产周期短、冶金成本低的特点,与“冷送开坯”工艺相比,退火炉保温时间减少68小时,且表面质量稳定,钢锭报废率降低1%以上,成坯率提高3%。生产的0Crl7Ni4Cu4Nb成品,质量满足GB/T8732-1988标准,经济效益显著。
在公开号为CN1664126的发明创造中,公开了一种复合脱氧剂以及在冶炼 0Crl7Ni4Cu4Nb净化钢液的应用工艺。该发明旨在提供一种钢材夹杂量少、质量等级高的复合脱氧剂以及在冶炼0Crl7Ni4Cu4Nb净化钢液的应用工艺。按重量百分比包括下列组分碳 O. 02% -O. 07%、锰 10% -30%、硅 5% -15%、铝 O. 4% -1. 2%、钙 O. 3 % _1%、铁 55%-75%0根据上述配方备料后,放在中频炉内加热熔化,浇注成钢锭,冷却后破碎成小块备用。在冶炼0Crl7Ni4Cu4Nb净化钢液的应用工艺在0Crl7Ni4Cu4Nb钢水还原期出钢前一次性加入复合脱氧剂,加入后VODC炉最后吹氩气,去除夹杂物,使钢水进一步提纯。
在公开号为CN101315270的发明创造中,公开了一种用于测量涡轮中叶片变形的方法和系统。该发明涉及用于测量涡轮中叶片变形的方法和系统,具体而言,一种用于确定燃气涡轮中的叶片,的径向变形的方法包括1)利用一个或多个围绕着叶片级,的周缘而设置的接近度传感器进行叶片的初始测量;2)在初始测量之后,利用一个或多个接近度传感器进行叶片的第二测量;3)通过比较初始测量与第二测量而做出叶片的径向变形的判定。初始测量和第二测量可在涡轮运行时进行。
在公开号为CN101446207的发明创造中,公开了一种用于测量涡轮机中叶片变形的方法和系统。该发明涉及用于测量涡轮机中叶片变形的方法和系统。该发明提出一种带末端罩的涡轮机叶片,它包括设置在末端罩的径向外表面上的目标垫,目标垫包括从末端罩的外面径向向外突伸的升高的表面。目标垫的形状大致为圆柱形,使得目标垫的径向外面的形状是大致环形的。目标垫的径向外面的表面面积的尺寸构形成与用于常规近程传感器的测量面积大致相同的尺寸。
0Crl7Ni4Cu4Nb材料锻造叶片传统的制造流程为锻造+热处理,这种流程由于没有考消除该材料锻件组织应力与温度应力对叶片变形的影响,会使叶片发生很大的变形, 从而造成该叶片报废。发明内容
为克服现有技术中存在的没有考虑如何消除组织应力与温度应力,使叶片发生变形成为废品的不足,本发明提出了一种控制0Crl7Ni4Cu4Nb材料锻造叶片变形的方法。
本发明的具体过程是
第一步固溶处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行固溶处理;所述固溶处理的具体过程是将空气炉加热至1040°C ;将工件放入空气炉中,并升温至1040°C, 保温;取出工件,空冷;得到固溶处理的工件。所述的保温时间根据工件的厚度确定,按 30min+ (2 3) min/mm厚度确定保温时间。
第二步中间处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行中间处理;所述中间处理的具体过程是先将空气炉加热至815°C,将工件放入空气炉中,并升温至815°C,保温;取出工件,空冷至20°C以下;得到中间处理处理的工件。所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度确定保温时间。
第三步热校正;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行加热;所述热校正的具体过程是先将空气炉加热至(650 800) °C,将工件放入空气炉中,并升温至(650 800) °C,保温,所述的保温时间根据工件的厚度确定,按lmin/mm厚度确定保温时间。取出工件,放在锻造压力机的下模具中,上模具随滑块向下运动与叶片接触,以校正叶片;将校正后的叶片在空气中冷却,得到热校正的工件。
第四步时效处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行时效处理;所述时效处理的具体过程是先将空气炉加热至575°C,将工件放入空气炉中,并升温至575°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度计算保温时间。 取出工件,空冷至20°C以下;得到时效处理的工件。
由于采取了上述技术方案,本发明取得了以下效果
⑴热校正工序安排在固溶处理和中间处理后,可以将叶片在锻造冷却过程中的变形、固溶处理和中间处理产生的变形通过热校正使叶片发生塑性变形,将叶片变形纠正过来,而由于随后的时效温度较低,只有575±10°C,不仅消除了残余应力,而且不会产生大的变形,可以保证叶片的型面合格。叶片在校正前,叶片尺寸不合格,采用本发明后,叶片完全满足图纸要求。
⑵校正模具直接采用叶片锻造用的终锻模具,不需增加额外的工装。
叶片锻件实施本专利效果前后对比表
叶片锻造方案叶片型面尺十对比未实施本发明叶片叶尖截面、叶根截面均有超出锻件图的要求的尺寸偏移。 其中叶尖截面最大偏移锻件
图1Omm,造成局部没有加工余量, 不能加工成合格叶片,叶片锻件报废。 按本发明实施叶片各截面尺-、j'均满足锻件图要求,可加工成合格叶片
本发明能够有效控制叶片的变形,使叶片的形状、尺寸满足图纸要求,提高产品质量,减少废品。
具体实施方式
实施例一
本实施例是对于0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢锻造叶片变形的控制方法。所述的叶片长度约500mm,弦宽最大80mm,最大厚度20mm。本实施例的具体过程是
第一步固溶处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行固溶处理;所述固溶处理的具体过程是先将空气炉加热至1040°C,将工件放入空气炉中,并升温至1040°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按30min+ (2 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为70min。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到固溶处理的工件。叶片锻件图设计时,叶背、叶盆的单面余量均为5_,固溶后叶片产生很大的变形,很多截面已经没有余量,无法加工出成品叶片零件。
第二步中间处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行中间处理;所述中间处理的具体过程是先将空气炉加热至815°C,将工件放入空气炉中,并升温至815°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为llOmin。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到中间处理处理的工件。
第三步热校正;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行加热;所述热校正的具体过程是先将空气炉加热至650°C,将工件放入空气炉中,并升温至650°C,保温,所述的保温时间根据工件的厚度确定,按lmin/mm厚度计算保温时间;本实施例中,保温时间 20min。保温结束后,取出工件,放在锻造压力机的下模具中,上模具随滑块向下运动与叶片接触,使叶片得到了校正,随后叶片上模具抬起,从模具中取出叶片放置在空气中冷却,得到热校正的工件,叶片锻件的变形校正回来,每个截面至少保证有4mm的加工余量。
第四步时效处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行时效处理;所述时效处理的具体过程是先将空气炉加热至575°C,将工件放入空气炉中,并升温至575°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为llOmin。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到时效处理的工件。时效处理的工件叶片形状与热校正后一致,没有变形。
实施例二
本实施例是对于0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢锻造叶片变形的控制方法。所述的叶片长度约700mm,弦宽最大IOOmm,最大厚度25mm。
第一步固溶处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行固溶处理;所述固溶处理的具体过程是先将空气炉加热至1040°C,将工件放入空气炉中,并升温至1040°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按30min+ (2 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为80min。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到固溶处理的工件。叶片锻件图设计时,叶背、叶盆的单面余量均为5_,固溶后叶片产生很大的变形,很多截面已经没有余量,无法加工出成品叶片零件。
第二步中间处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行中间处理;所述中间处理的具体过程是先将空气炉加热至815°C,将工件放入空气炉中,并升温至815°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为120min。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到中间处理的工件。
第三步热校正;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行加热;所述热校正的具体过程是先将空气炉加热至70(·TC,将工件放入空气炉中,并升温至650°C,保温,所述的保温时间根据工件的厚度确定,按lmin/mm厚度计算保温时间;本实施例中,保温时间 25min。保温结束后,取出工件,放在锻造压力机的下模具中,上模具随滑块向下运动与叶片接触,使叶片得到了校正,随后叶片上模具抬起,从模具中取出叶片放置在空气中冷却,得到热校正的工件,叶片锻件的变形校正回来,每个截面至少保证有4mm的加工余量。
第四步时效处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行时效处理;所述时效处理的具体过程是先将空气炉加热至575°C,将工件放入空气炉中,并升温至575°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度计算保温时间, 保温时间为120min。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到时效处理的工件。时效处理的工件叶片形状与热校正后一致,没有变形。
实施例三
本实施例是对于0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢锻造叶片变形的控制方法。所述的叶片长度约900mm,弦宽最大120mm,最大厚度27mm。
第一步固溶处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行固溶处理;所述固溶处理的具体过程是先将空气炉加热至1040°C,将工件放入空气炉中,并升温至1040°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按30min+ (2 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为84min。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到固溶处理的工件。叶片锻件图设计时,叶背、叶盆的单面余量均为6_,固溶后叶片产生很大的变形,很多截面已经没有余量,无法加工出成品叶片零件。
第二步中间处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行中间处理;所述中间处理的具体过程是先将空气炉加热至815°C,将工件放入空气炉中,并升温至815°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为124min。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到中间处理的工件。
第三步热校正;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行加热;所述热校正的具体过程是先将空气炉加热至80(TC,将工件放入空气炉中,并升温至650°C,保温,所述的保温时间根据工件的厚度确定,按lmin/mm厚度计算保温时间;本实施例中,保温时 间 27min。保温结束后,取出工件,放在锻造压力机的下模具中,上模具随滑块向下运动与叶片接触,使叶片得到了校正,随后叶片上模具抬起,从模具中取出叶片放置在空气中冷却,得到热校正的工件,叶片锻件的变形校正回来,每个截面至少保证有5mm的加工余量。
第四步时效处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行时效处理;所述时效处理的具体过程是先将空气炉加热至575°C,将工件放入空气炉中,并升温至575°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70min+ (I 3) min/mm厚度计算保温时间; 本实施例中,保温时间为124min。保温结束后,取出工件,空冷至20°C以下;得到时效处理的工件。时效处理的工件叶片形状与热校正后一致,没有变形。
权利要求
1. 一种控制0Crl7Ni4Cu4Nb材料锻造叶片变形的方法,其特征在于,具体过程是第一步固溶处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行固溶处理;所述固溶处理的具体过程是将空气炉加热至1040°C ;将工件放入空气炉中,并升温至1040°C,保温;取出工件,空冷;得到固溶处理的工件;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按30分钟+(2 3)分钟/毫米厚度确定保温时间; 第二步中间处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行中间处理;所述中间处理的具体过程是先将空气炉加热至815°C,将工件放入空气炉中,并升温至815°C,保温;取出工件,空冷至20°C以下;得到中间处理处理的工件;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70分钟+(I 3)分钟/毫米厚度确定保温时间; 第三步热校正;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行加热;所述热校正的具体过程是先将空气炉加热至(650 800) °C,将工件放入空气炉中,并升温至(650 800) °C,保温,所述的保温时间根据工件的厚度确定,按I分钟/毫米厚度确定保温时间;取出工件,放在锻造压力机的下模具中,上模具随滑块向下运动与叶片接触,以校正叶片;将校正后的叶片在空气中冷却,得到热校正的工件; 第四步时效处理;将工件置于空气炉中,采用常规方法进行时效处理;所述时效处理的具体过程是先将空气炉加热至575°C,将工件放入空气炉中,并升温至575°C,保温;所述的保温时间根据工件的厚度确定,按70分钟+(I 3)分钟/毫米厚度计算保温时间;取出工件,空冷至20°C以下;得到时效处理的工件。
全文摘要
一种控制0Cr17Ni4Cu4Nb材料锻造叶片变形的方法,合理安排叶片固溶处理、中间处理、热校正和时效处理的工序,通过热校正的方式使叶片发生塑性变形,从而将叶片在锻造冷却过程中的变形,以及固溶处理和中间处理工序中产生的变形纠正过来。由于随后的时效温度仅有575±10℃,不仅消除了残余应力,而且叶片不会产生大的变形,能够保证叶片的型面合格。叶片在校正前,叶片尺寸不合格,采用本发明后,叶片完全满足图纸要求,提高了产品质量,减少了废品。
文档编号C21D8/00GK102994715SQ201210488459
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者吴娟利, 尹喜刚, 杨辉, 滕瑞, 张利娟, 雷丹, 周建利, 池洪琳, 王莹 申请人:西安航空动力股份有限公司