一種難變形高溫合金gh141冷拔材加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝，一方面通過控制冷拔坯料的組織和冷拔減面量，采取特殊工藝減小冷拔后棒材內(nèi)部的應(yīng)力；另一方面通過采用合理的熱處理工藝，獲得良好使用性能。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：1.控制冷拔材坯料內(nèi)部組織；2.軟化退火處理；3.選擇合理的冷拔減面量；4.冷拔后采用兩種不同的矯直工藝；5.選擇合理的熱處理工藝。本發(fā)明的優(yōu)點在于：控制坯料組織均勻，晶粒細(xì)小，可有效減少裂紋產(chǎn)生傾向；軟化退火降低冷拔坯料的硬度；通過矯直有效減小冷拔后棒材內(nèi)部的應(yīng)力；采用合理的熱處理工藝，冷拔棒材的室溫塑性斷后伸長率25%，斷面收縮率22%，760℃高溫拉伸塑性斷后伸長率34%，斷面收縮率36%，性能良好。
【專利說明】一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料冷拔加工領(lǐng)域，公開一種難變形高溫合金冷拔材加工工藝， 主要用于緊固件用GH141合金冷拔材的生產(chǎn)。

【背景技術(shù)】
[0002] 難變形高溫合金冷拔材，因其具有耐高溫、強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)異的使用 性能，大多用于航空航天發(fā)動機(jī)關(guān)鍵部件。由于該類合金高強(qiáng)度，在冷加工中內(nèi)應(yīng)力急劇增 大，極易出現(xiàn)裂紋缺陷，尤其棒材性能指標(biāo)要求高、組織要求嚴(yán)格，成材率偏低。
[0003] GH141合金是在借鑒美國Rene' 41合金成分與工藝基礎(chǔ)上，經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整合金 成分、添加 B、Zr等微量元素強(qiáng)化晶界等，研制出的一種沉淀硬化型鎳基高溫合金，合金在 870°C以下具有較高的抗拉強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，適于制作850°C以下要求高強(qiáng)度和980°C以下 要求抗氧化的航空、航天發(fā)動機(jī)高溫部件。
[0004] GH141合金是難變形高溫合金的典型品種，由于合金中含有大量的固溶強(qiáng)化元素 C、Mo、Cr、Co等，并含有較多的Al、Ti時效強(qiáng)化元素，合金中Al、Ti元素含量和達(dá)到4. 7%以 上，其Y '相Ni3(Al、Ti)的含量達(dá)到24%左右，使合金的加工塑性差，變形溫度范圍窄，屬 于非常難變形合金，尤其冷變形加工，因拔制后棒材產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，放置時間過長易造 成棒材自身產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，同時在退火及熱處理過程中，達(dá)到750°C?910°C時，強(qiáng)化相Y ' 相大量析出，產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力，兩種應(yīng)力相疊加極易引起棒材表面橫向和縱向裂紋，造 成冷拔棒材大量判廢。生產(chǎn)為避免棒材產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，在棒材拔制后需要快速進(jìn)行軟化退 火處理，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，并且在軟化退火過程中還是存在表面裂紋現(xiàn)象，因此冷拔材成 材率極低，只在20%?30%左右，同時因需要多次軟化退火，能源消耗高，生產(chǎn)效率低。并且 冷拔棒材標(biāo)準(zhǔn)中對室溫拉伸和760°C高溫拉伸塑性，要求同為斷后伸長率> 8%，斷面收縮 率> 10%，難以滿足。難變形高溫合金通常作為軍工用重要材料，國外對其生產(chǎn)技術(shù)嚴(yán)格保 密，無法查找到相關(guān)資料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明公開一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝，一方面通過控制冷拔述 料的組織和冷拔減面量，采取特殊的矯直工藝減小冷拔后棒材內(nèi)部的應(yīng)力，避免其與退火 及熱處理過程中的組織應(yīng)力相疊加，造成棒材裂紋缺陷；另一方面通過采用合理的熱處理 工藝，獲得良好使用性能。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 1、工藝路線為：真空感應(yīng)冶煉一真空自耗重熔一自耗錠表面車光一軋制開坯一軟化退 火處理一棒材述料表面磨光一草化、阜化一冷拔一矯直一棒材熱處理；其中加工工藝包括 軋制開坯工藝、軟化退火工藝、冷拔工藝、矯直工藝以及棒材熱處理工藝。
[0007] 2、具體工藝措施 ⑴熱軋開坯工藝：熱軋開坯溫度為1140°C?1160°C，末火軋制 變形量彡35%，停軋溫度彡990°C，使軋制開坯后棒材的晶粒度級別達(dá)到不小于6級； ⑵軟化退火工藝：退火溫度為1070°C?1090°C，風(fēng)冷快速冷卻，并確 保棒材坯料退火均勻； ⑶冷拔工藝：退火后的棒材坯料表面處理(磨光）后，經(jīng)過草化、皂 化，進(jìn)行冷拔拔制，冷拔減面量控制在9%?11% ; ⑷矯直工藝：冷拔后棒材需立即經(jīng)過兩種矯直處理，分別為多輥矯直 和雙曲滾光矯直,并且每支棒材雙曲滾光矯直的次數(shù)應(yīng)不少于3次，除保證棒材彎曲 度外，最重要的作用是消除冷拔后棒材內(nèi)部應(yīng)力，避免棒材在后續(xù)放置及退火和熱處理過 程中出現(xiàn)裂紋； (5)成品熱處理工藝：冷拔后棒材經(jīng)1070°C?1090°C退火處理30min， 固溶處理IlKTC?1130°C，保溫30min?40min空冷，時效處理890°C?910°C保溫 3. 5h ?4. 5h，空冷。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點和創(chuàng)新點在于： ⑴防止冷拔棒材裂紋產(chǎn)生的技術(shù)措施： ① 控制冷拔坯料的組織狀態(tài)，通過控制熱軋軋制溫度及變形量，使坯 料組織均勻，晶粒細(xì)小，可有效減少裂紋產(chǎn)生傾向； ② 通過軟化退火，降低冷拔坯料的硬度； ③ 通過拔制后的矯直工藝，可以有效減少冷拔后棒材內(nèi)部的應(yīng)力，避免在放置及后續(xù) 熱處理過程中產(chǎn)生裂紋。矯直工藝分為兩步，首先采用多輥矯直機(jī)進(jìn)行矯直處理，之后采用 雙曲滾光矯直，并且每支棒材雙曲滾光矯直的次數(shù)應(yīng)不少于3次。
[0009] ⑵提高棒材室溫拉伸塑性和高溫拉伸塑性冷拔棒材標(biāo)準(zhǔn)中對室溫拉伸塑性和 760°C高溫拉伸塑性，要求同為斷后伸長率>8%，斷面收縮率> 10%，難以滿足。通過控制 冷拔加工的減面量在9%?11%，并采用合理的熱處理制度，冷拔后棒材經(jīng)1070°C?1090°C 退火處理30min，固溶處理IlKTC?1130°C保溫30min?40min空冷，時效處理890°C? 910°C保溫3. 5h?4. 5h，空冷，冷拔棒材的室溫塑性可達(dá)到斷后伸長率25%，斷面收縮率 22%，760°C高溫拉伸塑性可達(dá)到斷后伸長率34%，斷面收縮率36%。

【具體實施方式】
[0010] 提供以下兩項優(yōu)選實施例。
[0011] 實施例1 爐號：13242210220,電極尺寸Φ 130mm，自耗錠尺寸Φ 180mm，化學(xué)成分如下表1。
[0012] 表 1%

【權(quán)利要求】
1. 一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝，其特征在于：所述加工工藝路線為：乳 制開述一軟化退火處理一棒材述料表面磨光一草化、阜化一冷拔一矯直一棒材熱處理；即 控制冷拔材坯料內(nèi)部組織；軟化退火處理；選擇合理的冷拔減面量；冷拔后采用兩種不同 的矯直工藝；選擇合理的熱處理工藝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝，其特征在于：所述熱軋開坯工藝：熱軋開坯溫度為1140°C?1160°C，末火軋制變形量彡35% ;停軋溫度 彡990°C ;所述軟化退火工藝：退火溫度為1070°C?1090°C，風(fēng)冷快速冷卻； 所述冷拔工藝：退火后的棒材坯料表面磨光處理，經(jīng)過草化、皂化，進(jìn)行冷拔拔制，冷拔 減面量控制在9%?11%，冷拔后尺寸為小11. 25mm ;所述矯直工藝：冷拔后棒材需立即經(jīng)過 兩種矯直處理，分別為多輥矯直和雙曲滾光矯直，并且每支棒材雙曲滾光矯直的次數(shù)應(yīng)不 少于3次，保證棒材彎曲度；所述成品熱處理工藝：冷拔后棒材經(jīng)1070°C?1090°C退火處 理30min，固溶處理1110°C?1130°C，保溫30min?40min空冷，時效處理890°C?910°C保 溫3. 5h?4. 5h，空冷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝，其特征在于：所 述冷拔材的自耗錠尺寸小180mm ;所述熱軋開坯工藝：熱軋開坯溫度為1150°C，末火軋制變 形量40%，軋制規(guī)格為小12mm ;停軋溫度990°C ;所述軟化退火工藝：退火溫度為1080°C，風(fēng) 冷快速冷卻；所述冷拔工藝：退火后的棒材坯料表面磨光處理后尺寸為￠11. 86mm， 經(jīng)過草化、皂化，進(jìn)行冷拔拔制，冷拔減面量控制10%，冷拔后尺寸為小11. 25mm ; 所述矯直工藝：冷拔后棒材經(jīng)過多輥矯直和雙曲滾光矯直，每支棒材雙曲滾光矯直的 次數(shù)為3次；所述成品熱處理工藝：冷拔后棒材經(jīng)1080°C退火處理30min，固溶處理1110°C 保溫30min空冷，時效處理900°C保溫3. 5h，空冷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝，其特征在于：所 述熱乳開述工藝：乳制規(guī)格為￠16111111;停乳溫度1000°C ;所述冷拔工藝：退火后的棒材述 料表面磨光處理后尺寸為小15. 45mm，冷拔后尺寸為14. 65mm ;所述成品熱處理工藝：冷 拔后棒材經(jīng)1080°C退火處理30min，固溶處理1130°C保溫40min空冷，時效處理900°C保溫 4. 5h，空冷。
【文檔編號】C21D8/06GK104480415SQ201410742647
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】李寧, 張玉春, 李愛民, 田水仙, 張鵬, 王志剛, 紀(jì)肖, 楊曉利, 王樹財, 王艾竹, 王明, 閆森, 于杰, 劉猛, 王洋洋, 李成龍, 管慶陽 申請人:撫順特殊鋼股份有限公司