一种调整优质gh2132合金叶片锻件屈服强度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热处理领域，具体为一种调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的 方法。
【背景技术】
[0002] GH2132是Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。标准 热处理制度为固溶处理加时效处理，固溶处理温度900°C±10°C，保温lh~2h，油冷；时效 处理为705°C±10°C，保温16h，空冷；650°C±10°C，保温16h，空冷。在标准热处理状态下， 在γ基体上有球状均匀、弥散分布的Ni3(Ti，Al)型丫'相。该合金具有良好的综合性能， 晶粒度细小均匀，缺口敏感小，含碳量低，热处理无须考虑脱碳等优点。但采用标准热处理 制度处理后，会出现屈服强度偏下限的问题，通常需要采用补充时效等方法来提高合金的 强度以满足技术要求。
[0003] 加热、保温、冷却是热处理的基本过程，三者缺一不可，且每一阶段都对热处理后 产品的质量和性能有重要影响。合理的冷却能力，均匀的冷却时保证零件性能、减小零件畸 变的主要措施。因此，冷却介质和冷却方式的选择至关重要。本发明叶片锻件固溶处理后 采用一定温度一定浓度的PAG类有机聚合物水溶性淬火介质KR6480冷却，通过改变固溶处 理后的冷却方法，控制组织转变时的冷却速度，来改善叶片的力学性能，调整屈服强度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于一种调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的方法，解决现 有技术中存在屈服强度偏低的问题，通过调整锻件热处理后的屈服强度，使其满足技术要 求。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的方法，热处理制度为固溶处理加 时效处理，固溶处理为900°C±10°C，保温lh~2h;固溶处理后，采用PAG类有机聚合物水 溶性淬火介质KR6480冷却至室温；采用两次时效处理：第一次时效处理705°C±10°C，保 温15~17h空冷至室温；二次时效处理650°C± 10°C，保温15~17h空冷至室温。
[0007] 所述的调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的方法，KR6480淬火介质的浓度 为30wt%~40wt%，淬火时淬火介质的温度范围为20 °C~30 °C。
[0008] 本发明的优点及有益效果是：
[0009] 1、本发明优质GH2132合金静子叶片锻件标准热处理制度为固溶处理加时效处 理，固溶处理温度900°C±10°C，保温lh~2h，油冷；时效处理温度705°C±10°C，保温16h， 空冷；650°C± 10°C，保温16h，空冷。但采用标准热处理制度处理后会出现屈服强度偏下限 的问题，为了改善锻件的屈服强度，本发明固溶处理后采用一定温度一定浓度的PAG类有 机聚合物水溶性淬火介质KR6480冷却，成功地实现了对锻件屈服强度的调整。
[0010] 2、采用本发明的GH2132合金在航空发动机上使用，该技术可应用于GH2132合金 叶片锻件，也可以在该材料其他零件研制生产上进一步推广。
【附图说明】
[0011] 图1为冷却特性和冷却过程曲线。
[0012] 图2为GH2132叶片试件标准热处理后高倍组织。
[0013] 图3为GH2132叶片试件应用30%KR6480热处理后高倍组织。
【具体实施方式】
[0014] 在具体实施过程中，本发明调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的方法，其工 艺路线如下：
[0015] 固溶（采用不同温度不同浓度的PAG类有机聚合物水溶性淬火介质KR6480冷 却）一60°C~70°C的热水冲洗一一次时效/空冷一二次时效/空冷一组织观察一力学性 能试验一确定工艺。
[0016] ①不同冷却介质的冷却特性测试
[0017]先把试件加热到850°C，再将其迅速投入淬火液中，把热电偶温度随冷却时间变化 的曲线记录下来，即可得到所试验材料在各具体液态介质中的冷却曲线。把冷却曲线用计 算机进行微分处理即可得到冷却速度随温度变化曲线，就是淬火剂的冷却特性曲线。
[0018] ②KR6480淬火介质浓度选择工艺试验
[0019]配置8wt%、15wt%、20wt%、30wt%和40wt%五种浓度的KR6480水溶性淬火 介质，淬火介质的温度控制在20°C~30°C，并应用不同浓度的冷却介质完成热处理工艺 试验。其中，固溶处理为900°C±10°C，保温lh~2h，KR6480冷却，采用二次时效处理， 705°C±10°C，保温 16h，空冷；650°C±10°C，保温 16h，空冷。
[0020] ③组织观察
[0021] 应用扫描电镜观察工艺试验试件的高倍组织。
[0022] ④力学性能测试
[0023] 测试应用机械油和不同浓度KR6480冷却后试验件的室温拉伸和高温持久性能。
[0024] ⑤技术方案实施后的结果
[0025] 有机聚合物水溶性淬火介质型号为KR6480,是由聚烷撑乙二醇类有机聚合物（主 要成分）、抗腐蚀剂、杀菌剂和其它添加剂组成的高浓度水溶液，使用时稀释至合适的浓度。 KR6480逆溶点为75°C±3°C，原液的特性数据如表1所示。
[0026] 表1KR6480水溶性淬火介质（原液）特性数据
[0027]
[0028] 表2淬火介质的冷却特性数据
[0029]
[0032] 两次送检的拉力测试结果如表4和表5所示，随着KR6480淬火介质浓度的提高， 试件的屈服强度略有提高。持久试验结果如表6所示。
[0033] 表4GH2132合金叶片试件拉力结果1
[0034]
[0035] 表5GH2132合金叶片试件拉力结果2
[0036]
[0037] 下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细说明。
[0038] 实施例1 :
[0039] ①主要材料：GH2132铁基变形高温合金，它的主要化学成分为：wt%
[0040]
[0041] ②KR6480淬火剂，主要成分为聚烷撑乙二醇，以及水溶性防锈剂、偶联剂、抗泡剂 等添加剂，逆溶点为75°C±3°C。
[0042] ③试验设备及仪器：
[0043] ?箱式电阻炉，型号：H-75,用于试验件固溶和时效处理；
[0044] ?KR智能型淬火介质冷却特性测试仪，用于检测和评估淬火介质的冷却特性；
[0045] ?手持式折光仪，用于检测KR6480水溶性淬火介质的浓度；
[0046] ? 50KN电子拉力试验机，用于测试试验件的室温拉伸性能。
[0047] ④试验过程
[0048] 1)先将试件和叶片用箱式炉固溶：900°C±10°C，保温lh~2h，采用浓度为 30wt%的KR6480淬火介质冷却，淬火介质的温度控制在20°C~30°C;
[0049] 2)固溶后的试件和叶片用箱式电炉时效，705°C±10°C，保温16h;650°C±10°C， 保温16h，时效处理后均采用空冷；
[0050] 3)用拉力试验机测试室温拉伸性能，检测数据如表7所示。
[0051] 表7固溶后采用30wt% KR6480冷却的拉力结果
[0052]
[0053] 实施例2 :
[0054] ①主要材料：GH2132铁基变形高温合金，它的主要化学成分为：wt%
[0055]
[0056] ②KR6480淬火剂，主要成分为聚烷撑乙二醇，以及水溶性防锈剂、偶联剂、抗泡剂 等添加剂，逆溶点为75°C±3°C。
[0057] ③试验设备及仪器
[0058] ?箱式电阻炉，型号：H-75,用于试验件固溶和时效处理；
[0059] ?KR智能型淬火介质冷却特性测试仪，用于检测和评估淬火介质的冷却特性；
[0060] ?手持式折光仪，用于检测KR6480水溶性淬火介质的浓度；
[0061] ? 50KN电子拉力试验机，用于测试试验件的室温拉伸性能。
[0062] ④试验过程
[0063] 1)先将试件和叶片用箱式炉固溶：900°C±10°C，保温lh~2h，采用浓度为 40wt%的KR6480淬火介质冷却，淬火介质的温度控制在20°C~30°C;
[0064] 2)固溶后的试件和叶片用箱式电炉时效，705°C±10°C，保温16h;650°C±10°C， 保温16h，时效处理后均采用空冷；
[0065] 3)用拉力试验机测试室温拉伸性能，检测数据如表8所示。
[0066] 表8固溶后采用40wt%KR6480冷却的拉力结果
[0067]
[0068] 试验中使用KR-SQTII冷却特性测试仪对淬火介质进行检测，冷却特性和冷却过 程曲线如图1所示。由图1可知，随着KR6480淬火介质浓度升高，从8wt%升高到40wt%， 最大冷速从172. 5°C/S降到80. 0°C/S。300°C的冷速也呈逐渐下降的趋势，从71. 49°C/S 降到26. 21°C/S，这说明浓度是影响KR6480冷却能力的主要因素之一，且随着浓度的增加， 溶液的冷却能力逐渐下降。当KR6480浓度为40wt%时，最大冷却速度为80. 0°C/S，与淬火 油的最大冷却速度78. 9°C/S相当，但300°C时冷却速度为26. 21°C/S，比油的9. 5°C/S高 出较多，这说明水溶性淬火介质的低温冷速较快。
[0069] 在标准热处理后，试件的组织观察结果如图2所示。在应用KR6480热处理后，试 件的组织观察结果如图3所示。试验结果显示，随着KR6480淬火介质浓度的增加，叶片锻 件的屈服强度有升高的趋势。
[0070] 实施例结果表明，本发明叶片锻件固溶处理后采用一定温度一定浓度的KR6480 淬火介质冷却，通过改变固溶处理后的冷却方法，控制组织转变时的冷却速度，来调整锻件 的屈服强度，使其满足技术要求。淬火油的运动粘度（40°C)为15~40mm2/s，而KR6480工 作液的运动粘度（40°C)仅为1~5mm2/s。因此，用KR6480淬火时带出量小得多，降低了 运行成本。
【主权项】
1. 一种调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的方法，其特征在于，热处理制度为 固溶处理加时效处理，固溶处理为900°C±10 °C，保温lh~2h;固溶处理后，采用PAG类 有机聚合物水溶性淬火介质KR6480冷却至室温；采用两次时效处理：第一次时效处理 705°C±10°C，保温15~17h空冷至室温；二次时效处理650°C±10°C，保温15~17h空 冷至室温。2. 按照权利要求1所述的调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的方法，其特征 在于，KR6480淬火介质的浓度为30wt%~40wt%，淬火时淬火介质的温度范围为20°C~ 3(TC〇
【专利摘要】本发明涉及热处理领域，具体为一种调整优质GH2132合金叶片锻件屈服强度的方法，解决现有技术中存在屈服强度偏低的问题，通过调整锻件热处理后的屈服强度，使其满足技术要求。热处理制度为固溶处理加时效处理，固溶处理为900℃±10℃，保温1h～2h；固溶处理后，采用PAG类有机聚合物水溶性淬火介质KR6480冷却至室温；采用两次时效处理：第一次时效处理705℃±10℃，保温15～17h空冷至室温；二次时效处理650℃±10℃，保温15～17h空冷至室温。采用本发明的GH2132合金在航空发动机上使用，该技术可应用于GH2132合金叶片锻件，也可以在该材料其他零件研制生产上进一步推广。
【IPC分类】C21D6/00, C21D1/60
【公开号】CN105296721
【申请号】CN201510816711
【发明人】施国梅, 张尊礼, 刘永, 张凡云, 关红
【申请人】沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月23日