一种GH4105镍基合金碳化物条带组织的控制方法与流程

本发明属于镍基变形高温合金成形技术领域，具体涉及一种gh4105镍基合金碳化物条带组织的控制方法。

背景技术：

随着我国航空、电力和石油化工工业的发展，具有优异高温强度和耐蚀性能的镍基变形高温合金的需求量逐年增加，gh4105高温合金具有良好的室温与高温强度，以及良好的抗氧化性能，适用于制造航空发动机涡轮叶片以及各种零部件。但是由于gh4105镍基合金中的碳含量较高，在加工过程中经常出现大量的碳化物聚集形成条带组织，使得合金中晶粒组织不均匀，严重影响合金性能，导致大量合金报废，造成巨大的经济损失。因此消除gh4105镍基合金中碳化物条带的现象成为目前急需解决的问题，同时对于材料生产也具有重要的应用意义。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的发明目的是针对目前现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种gh4105镍基合金碳化物条带组织的控制方法，该方法能够使该合金内碳化物分布均匀，有效改善碳化物条带现象。

本发明的技术方案是：一种gh4105镍基合金碳化物条带组织的控制方法，包括：

(1)制备低碳量gh4105镍基合金进行均匀化处理后锻造；

(2)将合金以适当的加热速率加热至二次mc碳化物回熔温度之上(即合金变形温度温度)，保温适当时间；

(3)沿合金碳化物条带分布方向以合适的变形速率进行热压缩变形，变形量为40％-60％，变形后空冷至室温。

进一步的，在步骤(1)中，gh4105镍基合金采用碳含量范围为0.12％-0.13％。

进一步的，在步骤(1)中，采用真空感应炉+电渣重熔，或真空感应炉+真空电弧重熔，或真空感应炉+真空自耗重熔熔炼成铸锭，然后将铸锭均匀化处理后锻造。

进一步的，在步骤(2)中，将合金变形温度温度设计在1160℃-1200℃。

进一步的，在步骤(2)中，以10-20℃/s的加热速率加热到加工温度，保温2-3min。

进一步的，在步骤(3)中，压缩方向要与碳化物条带方向平行，即沿碳化物条带方向进行压缩。

进一步的，在步骤(3)中，变形速率要求为0.01s^-1-10s^-1之间。

进一步的，在步骤(3)中，将合金压缩到变形量为40％-60％，然后空冷。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明采用低碳含量可以减少碳化物数量，较高的变形温度可以使二次碳化物回溶，避免形成二次碳化物条带，合适的变形量可以使合金中的碳化物条带组织受力破碎均匀分布，变形后空冷可以充分析出均匀的二次碳化物。以上综合作用使碳化物整体分布更为均匀，晶粒组织均匀，有效消除碳化物条带组织，最终达到优化合金性能的目的。

附图说明

图1为本发明一种gh4105镍基合金碳化物条带组织的控制方法的流程框图。

图2为本发明实施例1中所述控制方法加工前碳化物条带组织分布示意图。

图3为本发明实施例1中所述控制方法加工后碳化物分布示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清晰明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，但不仅仅限于此。

如图1所示，本发明一种gh4105镍基合金碳化物条带组织的控制方法，包括以下步骤：

s1)制备gh4105镍基合金进行均匀化处理后锻造；

s2)将经过s1)处理后的所述gh4105镍基合金以设定加热速率加热至二次mc碳化物回熔温度之上，保温；

s3)将经过s2)处理后的所述gh4105镍基合金在设定的变形温度下，沿特定方向以设定的变形速率进行热压缩变形，变形后空冷至室温。

所述s1)中的gh4105镍基合金为碳含量范围为0.12％-0.13％的gh4105镍基合金。

所述s1)中的gh4105镍基合金为采用真空感应炉+电渣重熔、真空感应炉+真空电弧重熔或真空感应炉+真空自耗重熔熔炼成铸锭。

所述s2)中的加热速率为持10-20℃/s，保温时间2-3min。

所述s2)中二次mc碳化物回熔温度为1160℃-1200℃。

所述s3)中的特定方向为：压缩方向与所述gh4105镍基合金碳化物条带方向平行，即沿碳化物条带方向进行压缩。

所述s3)中的变形速率为0.01s^-1-10s^-1。

所述s3)中变形量为40％-60％。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

(1)制备低碳量gh4105镍基合金进行均匀化处理后锻造

采用真空感应冶炼+真空电渣重熔熔炼工艺来制备gh4105镍基合金铸锭，合金铸锭主要成分为：c0.12％，cr15％，co20％，mo5％，al4.7％，ti1.65％，fe0.5％，b0.0065％，zr0.11％，mn0.2％，cu0.1％，si≤0.25％，余量为ni。熔炼后将铸锭进行1150℃×4h/ac+1030℃×16h/ac+700℃×16h/ac热处理后锻造。

此时合金中碳化物呈明显纵向条带分布，如图2所示。

(2)预热处理

将步骤(1)中的合金加工成ф10×15的圆柱样品，将样品以20℃/s的加热速度加热至1160℃保温3分钟。

(3)变形处理

沿着碳化物条带的方向，在1160℃下以0.01s^-1的变形速率进行压缩，压缩到变形量为50％，然后空冷至室温。

此时合金中已不存在纵向碳化物条带，碳化物呈无规则均匀分布，碳化物条带组织得到有效控制，如图3所示。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

(1)制备低碳量gh4105镍基合金进行均匀化处理后锻造

采用真空感应冶炼+真空电渣重熔熔炼工艺来制备gh4105镍基合金铸锭，合金铸锭主要成分为：c0.125％，cr15％，co20％，mo5％，al4.7％，ti1.65％，fe0.5％，b0.0065％，zr0.11％，mn0.2％，cu0.1％，si≤0.25％，余量为ni。熔炼后将铸锭进行1150℃×4h/ac+1030℃×16h/ac+700℃×16h/ac热处理后锻造。

此时合金中碳化物呈明显纵向条带分布。

(2)预热处理

将步骤(1)中的合金加工成ф10×15的圆柱样品，将样品以15℃/s的加热速度加热至1160℃保温2分钟。

(3)变形处理

沿着碳化物条带的方向，在1200℃下以8s^-1的变形速率进行压缩，压缩到变形量为40％，然后空冷至室温。

此时合金中已不存在纵向碳化物条带，碳化物呈无规则均匀分布，碳化物条带组织得到有效控制。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

(1)制备低碳量gh4105镍基合金进行均匀化处理后锻造

采用真空感应冶炼+真空电渣重熔熔炼工艺来制备gh4105镍基合金铸锭，合金铸锭主要成分为：c0.13％，cr15％，co20％，mo5％，al4.7％，ti1.65％，fe0.5％，b0.0065％，zr0.11％，mn0.2％，cu0.1％，si≤0.25％，余量为ni。熔炼后将铸锭进行1150℃×4h/ac+1030℃×16h/ac+700℃×16h/ac热处理后锻造。

此时合金中碳化物呈明显纵向条带分布。

(2)预热处理

将步骤(1)中的合金加工成ф10×15的圆柱样品，将样品以10℃/s的加热速度加热至1160℃保温2.5分钟。

(3)变形处理

沿着碳化物条带的方向，在1180℃下以3s^-1的变形速率进行压缩，压缩到变形量为60％，然后空冷至室温。

此时合金中已不存在纵向碳化物条带，碳化物呈无规则均匀分布，碳化物条带组织得到有效控制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。