一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法
【专利摘要】一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法，属于高温合金【技术领域】。先对高温合金表面进行喷砂或喷丸处理，之后刷涂或者喷涂一定厚度的涂料，涂料组成中含有无机聚合物、金属氧化物粉体，涂料与水的调配比例为1:1-1:2，刷涂或者喷涂后在高温合金制件表面形成一定厚度的膜，膜在淬火时承受高温合金表面最大的热应力并脱落，降低了制件表面淬火时的热应力，消除了开裂问题。
【专利说明】一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高温合金【技术领域】，特别是涉及一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法。
【背景技术】
[0002]高温合金制件的生产工艺包含热处理，为了达到较高的强度，得到合适的析出相晶粒组织，必须保证较高的冷却速度，然而过快的冷却速度又会给制件带来较大的应力，造成制件开裂报废或者影响后续加工和使用。
[0003]国外就高温合金制件淬火开裂原因进行了研究，认为高温合金制件的淬火开裂与多种因素相关，比如晶粒度、固溶温度、合金成分、制件形状和表面状况等。裂纹大多源自制件表面被氧化的晶界处，断口形式为沿晶脆性断裂。国外采取了措施解决高温合金淬火开裂问题并形成了相关专利，在专利US4654091中，提出了在高温合金表面电镀一定厚度的镍等金属涂层的方法，以实现对制件表面的保护；在专利US5269857中，提出了利用热喷涂或者将制件装入包套的方式在制件表面造成大厚度的金属覆盖物，使金属覆盖物承受最大的热应力梯度，从而有效的保护了制件本体；还有采取分级淬火的方式，目的是减少高温合金制件淬火时的热应力。
【发明内容】
[0004]本发 明的目的在于提供一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法，解决了高温合金制件淬火开裂的问题；使用了新的高温合金表面防护材料，具有成本低，操作简单的特点，并且有效地解决了制件淬火开裂问题，对制件的力学性能没有影响。
[0005]本发明的包括如下:
[0006](I)对需要进行淬火热处理的制件表面进行洁净化处理，用石油醚等有机溶剂清洗制件表面，将表面的油污等清除干净；
[0007](2)对洁净化处理后高温合金制件进行喷砂或喷丸处理；
[0008](3)在经过喷砂或喷丸处理后的高温合金制件表面刷涂厚度为0.05mm~Imm的高温防氧化涂料，涂料牌号为AM99-01A08，涂料与水的调配比例为1:1_1: 2。
[0009](4)将刷涂料后的高温合金制件晾干。
[0010](5)将刷涂料并晾干后的高温合金制件置于加热炉中进行固溶处理，温度一般为1100°C~1250°c，固溶完毕后，将高温合金制件迅速转移到淬火介质中，转移时间根据工艺要求，一般为5-100秒，淬火液可以是熔盐、水、油等。
[0011](6)淬火完毕后将高温合金制件目视检查和超声波探伤检查。
[0012]对洁净化处理后高温合金制件进行喷砂或喷丸处理，其作用如下:第一，消除表面加工应力的同时在高温合金制件表面形成预压应力，部分抵消在固溶过程中制件表面产生的拉应力；第二，进一步清洁表面并使表面形成一定的粗糙度，使涂层的附着力更强。喷砂或者喷丸处理完毕后在高温合金制件表面刷涂或喷涂一定厚度的涂料，该涂料的主要成分为无机聚合物和金属氧化物粉末，涂层的厚度为0.05mm~Imm,根据制件的形状和尺寸可以调整涂层的厚度，或者采用局部涂刷的方式。高温合金的固溶温度一般较高，都在1100°C~1250°C，在淬火过程中，制件表面急剧降温，而制件内部仍然保留较高的温度，制件的表面和内部存在巨大的温度差，制件的表面处于收缩状态，制件内部的收缩滞后，所以在制件的表面存在巨大的热应力，涂层的存在使最大热应力出现在涂层上，使涂层出现破裂脱落，从而降低了制件表面的热应力，有效保护了制件。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是未刷涂料高温合金制件淬火开裂组织图。
[0014]图2是刷涂料高温合金制件淬火后组织图。
【具体实施方式】
[0015](I)选取一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为％DH，该制件为环形件，厚度为20mm,进行1140°C固溶后进行淬火热处理,淬火盐温度为600°C,转移时间为IOs,淬火盐介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现有4件20mm的制件开裂。将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为％DH-1，该制件也为环形件，厚度为20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周面)均匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.05mm，涂料牌号为AM99-01A08，涂料组成为无机聚合物，金属氧化物粉体，涂料与调配液的调配比例为1:1，将涂料晾干，再进行1140°C固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600°C，转移时间为10秒，淬火介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一 件开裂。将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH-2,该制件也为环形件，厚度为20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周面)均匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.5mm，涂料组成无机聚合物，金属氧化物粉体，涂料与调配液的调配比例为1:2，将涂料晾干，再进行1140°C固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600°C，转移时间为10秒，淬火介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一件开裂。
[0016](2)将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为％DH_4，该制件为环形件，厚度为20mm，进行1180°C固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600°C，转移时间为30s，淬火盐介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现有5件20mm的制件开裂。将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为％DH-5，该制件也为环形件，厚度为20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周面)均匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.05mm，涂料牌号为AM99-01A08，涂料组成为无机聚合物，金属氧化物粉体，涂料与调配液的调配比例为1:1，将涂料晾干，再进行1180°C固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600°C，转移时间为3秒，淬火介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一件开裂。将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH-6,该制件也为环形件，厚度为20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周面)均匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.5mm，涂料组成无机聚合物，金属氧化物粉体，涂料与调配液的调配比例为1:2，将涂料晾干，再进行1180°C固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600°C，转移时间为30秒，淬火介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一件开裂。
[0017]表1给出了一系列试验的结果，并且分别在未经过表面处理(开裂和未开裂)和经过表面处理的高温合金制件(经过完全热处理后)上取下高温拉伸试样(Φ 12mm X 66mm),进行650°C高温拉伸试验,性能数据在表1中给出。
[0018]表1试验结果
[0019]
【权利要求】
1.一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法，其特征是:工艺步骤如下: (1)对需要进行淬火热处理的制件表面进行洁净化处理，用石油醚有机溶剂清洗制件表面，将表面的油污清除干净； (2)对洁净化处理后高温合金制件进行喷砂或喷丸处理； (3)在经过喷砂或喷丸处理后的高温合金制件表面刷涂厚度为0.05mm~Imm的高温防氧化涂料，涂料牌号为AM99-01A08，使用时涂料与水的调配比例为1:1-1:2 ; (4)将刷涂料后的闻温合金制件晚干； (5)高温合金制件淬火温度为1100°C-1250°C，淬火介质为水、熔盐或油，转移时间为10-30 秒。`
【文档编号】C22F1/10GK103695827SQ201410005367
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】刘明东, 韩寿波, 李科敏, 陈琨, 孙志坤, 张莹, 张义文, 陶宇 申请人:钢铁研究总院