本发明属于高温合金的热处理技术领域，尤其是涉及一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺。
背景技术：
高温合金又称为热强合金、耐热合金或超合金，是随着近代航空工业发展起来的一种新型耐高温金属材料，这种材料可在600～1100℃的高温环境下长期稳定工作，在高温下承受腐蚀、氧化以及复杂应力而不失效。高温合金按成分大体可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金，按强化方式可分为固溶强化型、沉淀硬化型和弥散强化型。
高温合金螺栓螺钉产品一般考核产品晶粒度、硬度、高温持久和室温拉伸强度，其中室温拉伸强度和高温持久是一种相互制约的关系，它们都与晶粒度有关，晶粒较大时，室温拉伸强度较低，但高温持久性能好；晶粒较小时，室温拉伸强度高，但高温持久性能较差。晶粒度主要受合金固溶制度的影响，因此研究高温合金的固溶工艺对合金综合性能改善有很重要的意义。
技术实现要素：
本发明创造要解决的问题是提供一种镍基沉淀硬化型高温合金的热处理工艺，该工艺使镍基沉淀硬化型高温合金获得良好的晶粒度分布，从而获得优良的室温力学性能以及高温持久性能的配合，该工艺可用以调整合金晶粒度，改善合金的高温持久性能。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种镍基沉淀硬化型高温合金的固溶工艺，包括如下的工艺步骤：
1)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至480～520℃，保温30～40min，得到预热后的高温合金产品；
2)、将步骤1)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1080～1100℃，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1080～1100℃后，开始计时，保温10～15min，出炉空冷，得到固溶后的高温合金产品；
3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品在740～760℃下保温3～5小时，充氩气冷却，进行时效，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
其中，步骤(1)是预热，主要作用是使产品心部和表面温度差减小，从而降低产品表面和心部的热应力，使表面和心部的晶粒度趋于相近，同时减小产品的加热变形和开裂倾向。
步骤(2)是本发明的主要部分，预热后换炉加热保温，是因为一般加热炉升温速度较慢，当固溶温度较高时，从预热温度加热至保温温度需要的时间过长，且温度越高升温速度越慢，这样的话产品在高温下停留时间过长，晶粒度不易保证。
从理论上分析，高温合金固溶温度越高，保温时间越长，则产品晶粒越大。大晶粒的组织拥有较好的高温持久性能，即在低于时效温度的某高温下保温加载，可以保持较长时间不断裂，这主要是因为高温下晶内强度大于晶界强度，大晶粒组织拥有较少的晶界，因此持久性能较高，但是这种组织会降低产品的室温力学性能，因为室温下，正常组织的晶界强度是大于晶内强度的；相反，细晶粒则拥有较好的室温性能，高温持久性能较差。
在需要同时保证产品的晶粒度、室温性能、高温持久性能的情况下，就需要通过固溶处理把晶粒度控制在一个相对合理的范围内，因此固溶处理的温度、时间都需要控制好。
优选的，包括如下的工艺步骤：
1)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至490～510℃，保温30～40min，得到预热后的高温合金产品；
2)、将步骤1)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1085～1095℃，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至规定温度后，开始计时，保温10min，然后出炉空冷，得到固溶后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品加热至750℃保温4h，充氩气冷却，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
优选的，步骤1)中所述的镍基沉淀硬化型高温合金中各组分及重量百分比如下：碳0.04～0.10％；铬18.0～21.0％；铝1.0～1.8％；钛1.8～2.7％；硅≤0.80％；锰≤0.40％；硫≤0.015；磷≤0.020；银≤0.0005；硼≤0.008；铋≤0.0001；钴≤2.0；铜≤0.2；铁≤1.5；铅≤0.002；镍余量。
优选的，步骤1)中所述的镍基沉淀硬化型高温合金的型号为.187-32uns。
本发明创造具有的优点和积极效果是：将镍基沉淀硬化型高温合金按照本发明公开的技术方案进行处理，可以很好的平衡产品的晶粒度、室温性能以及高温持久性能，改善了镍基沉淀硬化型高温合金的综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明创造做进一步详细说明。
本发明中的实施例以及对比试验中使用同样成分和规格的一种镍基沉淀硬化高温合金零件进行实验以及说明，所采用的高温合金零件成分和规格如表1所示。
表1实施例中所采用的高温合金零件成分和规格
实施例一
一种镍基沉淀硬化型高温合金的固溶工艺，包括如下的工艺步骤：
1)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至500℃，保温40min，得到预热后的高温合金产品；
2)、将步骤1)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1090℃，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1090℃后，开始计时，保温10min，出炉空冷，得到固溶后的高温合金产品；
3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品在750℃下保温4小时，充氩气冷却，进行时效，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
实施例二
一种镍基沉淀硬化型高温合金的固溶工艺，包括如下的工艺步骤：
1)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至480℃，保温30min，得到预热后的高温合金产品；
2)、将步骤1)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1090℃，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1090℃后，开始计时，保温10min，出炉空冷，得到固溶后的高温合金产品；
3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品在750℃下保温4小时，充氩气冷却，进行时效，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
实施例三
一种镍基沉淀硬化型高温合金的固溶工艺，包括如下的工艺步骤：
1)、将镍基沉淀硬化型高温合金在空气炉中加热至520℃，保温40min，得到预热后的高温合金产品；
2)、将步骤1)中预热后的高温合金产品转移至另一加热炉内，该加热炉内提前加热至1090℃，放入预热后的高温合金产品后，待加热炉内温度恢复至1090℃后，开始计时，保温10min，出炉空冷，得到固溶后的高温合金产品；
3)、将步骤2)中固溶后的高温合金产品在750℃下保温4小时，充氩气冷却，进行时效，得到热处理后的镍基沉淀硬化型高温合金成品。
对比试验
对照组1
将零件加热至500℃，保温40min，随后转入炉温为1115℃的另一台加热炉，炉温恢复后开始计时，保温10min，出炉空冷。然后在750℃保温4h进行时效。
对照组2
将零件加热至500℃，保温40min，随后转入炉温为1130℃的另一台加热炉，炉温恢复后开始计时，保温10min，出炉空冷。然后在750℃保温4h进行时效。
对照组3
将零件加热至500℃，保温40min，随后转入炉温为1150℃的另一台加热炉，炉温恢复后开始计时，保温10min，出炉空冷。然后在750℃保温4h进行时效。
对照组4
将零件加热至500℃，保温40min，随后转入炉温为1090℃的另一台加热炉，炉温恢复后开始计时，保温18min，出炉空冷。然后在750℃保温4h进行时效。
对照组5
将零件加热至500℃，保温40min，随后转入炉温为1090℃的另一台加热炉，炉温恢复后开始计时，保温20min，出炉空冷。然后在750℃保温4h进行时效。
对照组6
将零件加热至500℃，保温40min，随后转入炉温为1090℃的另一台加热炉，炉温恢复后开始计时，保温25min，出炉空冷。然后在750℃保温4h进行时效。
为了更好的验证本发明的效果，对本发明的上述实施例一～三，进行热处理工艺验证，实施例一～实施例三、以及对照组1～6分别进行了10个批次的实验，每次验证各项指标取5个零件进行检验，检验根据gb/t228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》、astme112-10《金属平均晶粒度测定方法》进行。检验结果如表2所示，表中的数据都是每次试验数据的平均值。
表2高温合金零件热处理后性能参数
注：成品的主要技术要求如下，抗拉强度：σb≥1000mpa；应力断裂：在750℃下加载340mpa的轴向拉力，产品30h不断裂则合格；晶粒度：头部转接圆弧处、螺纹部位≥4级，杆部、芯部≥2级。(晶粒度等级越大，晶粒越细小。)
②测试疲劳性能进行拉-拉疲劳试验，单件循环次数应超过45000次，平均次数应超过65000次，超过130000次按130000次计算。
由于实施例1已经可以保证产品合格，对照组4～6仅为了探索保温时间对晶粒度的影响，因此仅做了晶粒度评级和持久实验，从节约成本和实用性的角度，4～6未做拉伸力学性能。
从表2中可以看出，本发明的实施例一～实施例三，各项性能指标要求均合格，同时室温力学性能如抗拉强度、屈服强度都达到最高值。
而对照组1～3与实施例1相比，固溶时间一样时，只是固溶温度不断升高，表2中可见，随着固溶温度升高，前期晶粒度缓慢增加，而后急剧长大，对照组2和对照组3中晶粒度均已不合格，同时，随着固溶温度提高，持久性能逐渐提高，疲劳以及抗拉性能逐渐降低，但是都在合格范围内。
对照组4～6与实施例1相比，固溶温度一致，固溶时间持续增加，表中可见，随着固溶时间的增加，晶粒尺寸只有小幅度的增长，而且长大很缓慢，同时持久性能未出现明显变化。通过与对照组1～6进行对比，可以发现保温时间对合金的影响远小于保温温度，即合金对温度更敏感，因此从降低生产成本的角度考虑，选用较少的保温时间即可。
通过上述分析可看出，使用本发明对镍基高温合金进行热处理，可以获得良好的效果，热处理后，合金可以获得良好的晶粒度分布，同时获得理想的高温持久性能以及室温力学性能配合，还可以达到降低生产成本的效果。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。