一種鎳基高溫合金精鍛開坯方法
【專利摘要】本發明屬于高溫合金鍛造【技術領域】，具體涉及一種含有鎳、鉻、鈷的鎳基高溫合金精鍛開坯方法。一種鎳基高溫合金精鍛開坯方法，為確保γ‘析出物完全回溶，電渣錠應在1020℃保溫2h。出爐鍛造溫度與其前一段保溫溫度之間的“安全過渡區間”溫度控制在20-30℃，第一道次精鍛頻率240次/分，變形量控制在8-15%之間；第二道次精鍛頻率140-160次/分，變形量控制在25-35%之間；第三道次至倒數第二道次精鍛頻率80-120次/分，變形量控制在30-35%之間；最終道次精鍛頻率240次/分，變形量控制在3-5%之間。采用以上方法得到的鎳基高溫合金鍛坯表面無裂紋，晶粒度控制在2-5級之間。
【專利說明】一種鎳基高溫合金精鍛開坯方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高溫合金鍛造【技術領域】，具體涉及一種含有鎳、鉻、鈷的鎳基高溫合金精鍛開坯方法。
【背景技術】
[0002]鎳基高溫合金由于具有優良的耐腐蝕、抗氧化及良好的機械性能，主要應用于航空、航天、能源及石油化工領域。并且由于含有鎳、鉻、鈷的鎳基高溫合金具有特別優異的抗煙氣腐蝕性能及持久性能，也被選為新一代電站鍋爐主要候選材料。但是，鎳基合金由于具有合金化元素含量高、熱變形抗力大、鍛造易開裂、再結晶延遲、可加工溫度區間窄、溫度敏感等一系列特點，鍛造開坯一直是其重大難題。傳統的鎳基高溫合金開坯生產一般采用粗車U快鍛或者自由鍛造方式，并且合金加熱方式比較簡單，很難一火成材，控制精度差，鍛坯表面極易存在裂紋，加大修磨量。對于含有許多貴金屬元素的高溫合金來講，經濟損失很大。而對于精鍛來講，鍛坯內部組織精確控制也十分困難。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:如何提供一種含有鎳、鉻、鈷的鎳基高溫合金(Ni ^ 40%)加熱爐控制加熱電渣錠+精鍛控制鍛造一火成材方法，使最終所得鍛坯表面無裂紋、內部組織均勻。
[0004]本發明所采用的技術方案是:一種鎳基高溫合金精鍛開坯方法，按照如下的步驟進行:
步驟一、選擇初熔點溫度為1310°C，無開裂合適熱加工溫度區間為950-1180°C的鎳基高溫合金；采用VM+ESR+均質化工藝得到鎳基高溫合金電渣錠，采用熱分析結合Thermo-calc計算方法得到此鎳基高溫合金初熔點溫度(1310°C )，結合大量的Gleeble熱壓縮實驗，確定試樣無開裂合適熱加工溫度區間(950-1180°C )。
[0005]步驟二、控制電渣錠入爐溫度為0-330°C (由于此鎳基高溫合金導熱性較差，防止電渣錠炸裂)，由于此合金中還含有一定量的Al和Ti元素，電渣錠中存在大量的Y ‘析出物，為了確保析出物全部回溶，降低變形抗力，防止鍛造開裂，以70-80°C /h速度升溫至1020°C，保溫2h，由于高溫合金對加熱溫度及保溫時間非常敏感，溫度過高或者保溫時間過長均易造成合金過燒，晶界強度弱化，鍛造開裂，繼續以70-80°C /h速度升溫至1150-1160°〇，保溫2-311，以140-150°C /h速度升溫至1180°C，保溫10_15min后出爐鍛造，其目的是在于補償電渣錠轉移過程的熱量散失，從而更好的控制鍛造溫度及組織，出爐鍛造溫度與其前一段保溫溫度之間的溫度差值稱之為“安全過渡區間”。
[0006]步驟三、對精鍛錘頭預熱，預熱溫度130-200°C之間，將電渣錠放入鍛造機中，電渣錠出爐至精鍛開始轉移時間保持在60-90S，確保鍛造開始時電渣錠的表面溫度在1010-1040 0C ；
步驟四、第一道次精鍛頻率240次/分，變形量控制在8-15%之間，此操作的目的在于:I)將電渣錠表面鑄態組織打碎，成為再結晶的鍛態組織，提高電渣錠表面的熱塑性，防止后期鍛造開裂；2)使電渣錠表面溫度有所提升，有利于后期鍛造溫度控制；3)使電渣錠表面氧化皮飛濺，防止其壓入電渣錠。第二道次精鍛頻率140-160次/分，變形量控制在25-35%之間，此操作的目的在于:1)降低鍛造頻率，加大道次變形量，增加合金鍛透性；2)使電渣錠整體溫度分布更加均勻，為后期組織控制奠定基礎。第三道次至倒數第二道次精鍛頻率80-120次/分，變形量控制在30-35%之間，此操作的目的在于:1)繼續降低鍛造頻率，應變速率降低，與加大道次變形量綜合作用，使合金動態再結晶發生更加充分，鑄態組織完全破碎；2)鍛造頻率降低，合金鍛后高溫等待時間相應延長，合金后動態再結晶發生更加完全，晶粒有效調整，組織均勻；3)鍛造頻率降低，合金內部形變儲能相應減少，以防止由于鍛造溫升過高造成的鍛造開裂。最終道次精鍛頻率240次/分，變形量控制在3-5%之間。此操作的目的在于:1)修整坯料最終尺寸，使其更加接近成品，減少修磨量；2)嚴格限制變形量，以防止坯料產生混晶。
[0007]本發明的有益效果是:采用本發明得到的鎳基高溫合金精鍛坯料，表面無裂紋，組織均勻，并且可根據成品要求調整第三道次至倒數第二道次變形參數，使鍛后坯料晶粒度控制在2-5級之間。
【具體實施方式】
[0008]本發明實施例合金選擇Inconel740H合金。
[0009]實施例1
采用VM+ESR得到電渣錠，重lt，合金初熔溫度1310°C，電渣錠入加熱爐溫度330°C，以75°C /h速度升溫至1020°C，保溫2h，繼續以75°C /h速度升溫至1150°C，保溫2h，快速升溫至1180°C，保溫lOmin，“安全過渡區間”溫度30°C，而后出爐鍛造。坯料轉移時間78s，開鍛坯料表面溫度1040°C。第一道次精鍛頻率240次/分，變形量10%，鍛后坯料表面溫度1110°C。第二道次精鍛頻率140次/分，變形量28%，鍛后坯料表面溫度1120°C。第三道次精鍛頻率80次/分，變形量35%，鍛后坯料表面溫度1000°C。第四道次精鍛頻率120次/分，變形量31%，鍛后坯料表面溫度1010°C。第五道次精鍛頻率100次/分，變形量35%，鍛后坯料表面溫度1020°C。最終道次精鍛頻率240次/分，變形量3%，鍛后坯料表面溫度9800C。最終坯料規格Φ 162mm,晶粒度4_5級之間。
[0010]實施例2:
采用VM+ESR工藝得到電渣錠，重lt，合金初熔溫度1310°C。電渣錠入加熱爐溫度為室溫，以80°C /h速度升溫至1020°C，保溫2h。繼續以80°C /h速度升溫至1160°C，保溫3h。快速升溫至1180°C，保溫15min，“安全過渡區間”溫度20°C，而后出爐鍛造。坯料轉移時間88s，開鍛坯料表面溫度1010°C。第一道次精鍛頻率240次/分，變形量11%，鍛后坯料表面溫度1120°C。第二道次精鍛頻率160次/分，變形量30%，鍛后坯料表面溫度1110°C。第三道次精鍛頻率100次/分，變形量29%，鍛后坯料表面溫度1030°C。第四道次精鍛頻率120次/分，變形量35%，鍛后坯料表面溫度1020°C。最終道次精鍛頻率240次/分，變形量4%，鍛后坯料表面溫度990°C。最終坯料規格Φ 203mm,晶粒度3_4級之間。
[0011]實施例3:
采用VM+ESR工藝得到電渣錠，重lt，合金初熔溫度1310°C。電渣錠入加熱爐溫度為室溫，以70°C /h速度升溫至1020°C，保溫2h。繼續以80°C /h速度升溫至1160°C，保溫2h。快速升溫至1180°C，保溫lOmin，“安全過渡區間”溫度20°C，而后出爐鍛造。坯料轉移時間79s，開鍛坯料表面溫度1030°C。第一道次精鍛頻率240次/分，變形量9%，鍛后坯料表面溫度1090°C。第二道次精鍛頻率160次/分，變形量25%，鍛后坯料表面溫度1110°C。第三道次精鍛頻率80次/分，變形量33%，鍛后坯料表面溫度1080°C。第四道次精鍛頻率120次/分，變形量30%，鍛后坯料表面溫度1050°C。最終道次精鍛頻率240次/分，變形量3%，鍛后坯料表面溫度970°C。最終坯料規格Φ 215mm,晶粒度2_3級之間。
【權利要求】
1.一種鎳基高溫合金精鍛開坯方法，其特征在于按照如下的步驟進行: 步驟一、選擇初熔點溫度為1310°c，無開裂合適熱加工溫度區間為950-1180°C的鎳基高溫合金； 步驟二、控制電渣錠入爐溫度為0-330°C，以70-80°C /h速度升溫至1020°C，保溫2h，繼續以70-80°C /h速度升溫至1150-1160°C，保溫2-3h，以140_150°C /h速度升溫至1180°C，保溫10-15min后出爐鍛造； 步驟三、對精鍛錘頭預熱，預熱溫度130-200°C之間，將電渣錠放入鍛造機中，電渣錠出爐至精鍛開始轉移時間保持在60-90S，確保鍛造開始時電渣錠的表面溫度在1010-1040 0C ； 步驟四、第一道次精鍛頻率240次/分，變形量控制在8-15%之間，第二道次精鍛頻率140-160次/分，變形量控制在25-35%之間，第三道次至倒數第二道次精鍛頻率80-120次/分，變形量控制在30-35%之間，最終道次精鍛頻率240次/分，變形量控制在3-5%之間。
【文檔編號】C22F1/10GK104388860SQ201410627038
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】王巖, 徐芳泓, 曾莉, 李陽 申請人:太原鋼鐵(集團)有限公司