一種采用兩段階梯應變速率工藝細化gh4169合金鍛件晶粒組織的方法
【專利摘要】本發明公開了一種采用兩段階梯應變速率工藝細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法。該方法包括如下步驟：(1)將固溶態合金鍛坯進行預處理，工藝為：將鍛坯加熱至900℃～940℃，保溫20～25小時后淬火；(2)將鍛坯加熱至變形溫度970℃～1010℃，保溫至鍛坯溫度均勻后，采用兩階段階梯應變速率工藝對坯料施加變形：第一階段的應變速率為0.01s?1～0.1s?1，變形量為20％～35％，第二階段的應變速率為0.005s?1～0.001s?1，兩階段的總變形量為50％～70％；(3)淬火。本發明能夠以相對較小的變形量達到細化GH4169合金晶粒組織的目的，為鍛件的品質躍升提供了新技術。
【專利說明】
-種采用兩段階梯應變速率工藝細化GH4169合金鍛件晶粒組 織的方法
技術領域：
[0001] 本發明屬于鍛造技術領域，設及一種采用兩段階梯應變速率工藝細化GH4169合金 鍛件晶粒組織的方法。
【背景技術】：
[0002] 細4169合金一種W 丫"相(化3抓)和丫'相(NisAlTi)為強化相的儀基高溫合金，其 在-253~700°C溫度范圍內具有良好的綜合性能，特別是在650°CW下具有很高的強度、良 好的抗疲勞、抗蠕變、抗氧化、耐腐蝕性能。因此，GH4169合金廣泛應用于制造各種形狀復 雜、性能要求特別高的航空、航天零部件。
[0003] 采用鍛造等熱變形工藝生產GH4169合金鍛件的一種重要目標是細化其初始粗大 晶粒組織。在鍛造等熱變形過程中，動態再結晶機制是晶粒組織細化的最重要的途徑。然 而，研究表明GH4169合金發生完全的動態再結晶需要足夠大的變形量。而當變形量較小時， 不完全的動態再結晶會導致出現混晶現象，其嚴重地影響了材料的力學性能。并且，由于模 鍛過程中摩擦等不確定因素導致材料變形不均勻，難W保證各部位的應變均超過動態再結 晶完全發生所需的最小應變，小變形區將存在混晶現象。因此，急需發明一種新方法，利用 該方法能W相對較小的變形達到細化GH4169合金晶粒組織的目的。
[0004] 2007年8月22日公開的中國發明專利說明書CN101020949A(申請號： 200710077668.6)公開了一種細4169合金等溫鍛造用細晶的制巧方法，所述的細4169合金 等溫鍛造用細晶的制巧方法與本發明方法不同，CN101020949A公開的方法需要進行兩次鐵 粗和拔長，最終再進行一次無社變形達到細化晶粒的目的，其原理是采用反復大變形細化 晶粒。該工藝相當復雜，工序較多，加工成本較高。因此，有必要提出一種能W較低成本就能 達到細化GH4169合金鍛件晶粒組織目的的方法。
【發明內容】
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[0005] 本發明的目的在于提供一種采用兩段階梯應變速率工藝細化GH4169合金鍛件晶 粒組織的方法，該方法可W有效地W相對較小變形量細化GH4169合金鍛件晶粒組織，解決 了現有細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法需要大變形的難題。
[0006] 本發明解決上述難題的方案是：
[0007] 步驟1:將固溶態GH4169合金鍛巧進行預處理，預處理工藝為:將鍛巧加熱至900°C ~940°C保溫，保溫時間為20小時~25小時，然后澤火；
[000引步驟2:將經過預處理后的細4169合金鍛巧加熱至變形溫度970°C~1010°C，保溫 至鍛巧溫度均勻后，采用兩段階梯應變速率對鍛巧施加變形:第一階段鍛巧的應變速率為 0.01s J~O.ls^i，第一階段鍛巧的變形量為20%~35%，第二階段鍛巧的應變速率為 0.005S-1~0.0 Ols-i，鍛巧兩階段的總變形量為50 %~70 % ;
[0009]步驟3:變形結束后，立即對鍛件澤火。
[0010] 本發明的有益效果為:該方法充分利用了變形一位錯一s相一動態再結晶的相互 作用機制，采用應變速率先高后低的兩階段變形，加速了動態再結晶發生速率。其原理為： 第一階段高應變速率變形在鍛件內部產生大量的位錯，然后突然降低應變速率，使動態再 結晶形核部位增加，在相對較小變形量下實現GH4169合金完全動態再結晶，達到晶粒細化 的目的。
【附圖說明】：
[0011] 圖1 GH4169合金鍛巧的晶粒組織：（a)預處理之前的晶粒組織；（b)經過預處理之 后的組織；
[0012]圖2實施例1的應變速率一應變曲線；
[0013] 圖3實施例1采用兩段階梯應變速率工藝獲得的GH4169合金鍛件的晶粒組織；
[0014] 圖4實施例1對比實驗獲得的細4169合金鍛件的晶粒組織：（a)恒應變速率為0.1 s ^; (b)恒應變速率為0.001 ;
[001引圖5實施例2的應變速率一應變曲線；
[0016] 圖6實施例2采用兩段階梯應變速率工藝獲得的GH4169合金鍛件的晶粒組織；
[0017] 圖7實施例2對比實驗獲得的GH4169合金鍛件的晶粒組織：（a)恒應變速率為 O.Ols^; (b)恒應變速率為0.001s-1。
【具體實施方式】：
[0018] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0019] 本發明一種采用兩段階梯應變速率工藝細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法，下 面所有實施例中選用的GH4169合金成分如表1，該合金的原始組織為固溶態，其固溶工藝為 在固溶溫度1040°C，保溫45分鐘，然后立即澤火，原始晶粒組織如圖1(a)所示，初始晶粒尺 寸為75WI1，需要在鍛造變形過程中細化晶粒。
[0020] 親1太發巧連例中所巧材魁的GH4169合舍成分(wt. %)
[0021]
[0022] 實施例1
[0023] 步驟1:將GH4169合金鍛巧進行預處理，預處理工藝為:將鍛巧加熱至900°C保溫， 保溫時間為24小時，然后澤火。GH4169合金鍛巧經步驟1的預處理之后的組織如圖1(b)所 示，通過24小時的預處理，在晶粒內部析出了大量的S相。
[0024] 步驟2:將經過預處理后的GH4169合金鍛巧加熱至變形溫度980°C，保溫至鍛巧溫 度均勻后，采用兩段階梯應變速率工藝對巧料施加變形:第一階段鍛巧的應變速率為0.1s ^，第一階段鍛巧的變形量為30 % (真應變0.35);第二階段鍛巧的應變速率為0.001 ;鍛 巧經歷兩階段變形后的總變形量為60% (真應變0.92)。實施例1的應變速率與應變的關系 如圖2所示。
[0025] 步驟3:變形結束后，立即對鍛巧澤火。
[0026] 對GH4169合金鍛件進行金相觀察，結果如圖3所示。對比圖3和圖1可知，本發明的 方法可W在鍛巧的總變形量為60%時實現細化晶粒的目的。為了證明本發明方法的優越 性，進行了對比實驗，對比實驗所選用的變形溫度和鍛巧的總變形量與本發明實施例1相 同，區別在于對比實驗W恒應變速率變形。圖4(a)所示為W恒應變速率O.ls^i變形至總變形 量60% (真應變0.92)時獲得金相組織；圖4(b)所示為W恒應變速率O.OOls^i變形至總變形 量60% (真應變0.92)時獲得金相組織。由圖4(a)可知，W恒應變速率0.1 s^變形至60%的變 形量，動態再結晶尚未發生，晶粒未細化。由圖4(b)可知，W恒應變速率O.OOls^i變形至60% 的變形量，只發生了部分的動態再結晶，金相組織為混晶，未達到晶粒細化效果。因此，對比 實驗證明了本發明提出的方法具有優越性。
[0027] 實施例2
[0028] 步驟1:將GH4169合金鍛巧進行預處理，預處理工藝為:將鍛巧加熱至900°C保溫， 保溫時間為24小時，然后澤火。GH4169合金鍛巧經步驟1的預處理之后的組織如圖1(b)所 示，通過24小時的預處理，在晶粒內部析出了大量的S相。
[00巧]步驟2:將經過預處理后的GH4169合金鍛巧加熱至變形溫度980°C，保溫至鍛巧溫 度均勻后，采用兩段階梯應變速率工藝對巧料施加變形：第一階段鍛巧的應變速率為 0.01 ，第一階段鍛巧的變形量為20 % (真應變0.22);第二階段鍛巧的應變速率為0.001s 鍛巧經歷兩階段變形后的總變形量為50% (真應變0.7);實施例2的應變速率與應變的關 系如圖5所不。
[0030] 步驟3:變形結束后，立即對鍛件澤火。
[0031] 對GH4169合金鍛件進行金相觀察，結果如圖6所示。對比圖6和圖1可知，本發明的 方法可W在鍛巧的總變形量為50%時實現細化晶粒的目的。為了證明本發明方法的優越 性，進行了對比實驗，對比實驗所選用的變形溫度和鍛巧的總變形量與本發明實施例2相 同，區別在于對比實驗W恒應變速率變形。圖7(a)所示為W恒應變速率O.Ols^i變形至總變 形量50% (真應變0.7)時獲得金相組織；圖7(b)所示為W恒應變速率O.OOls^i變形至總變形 量50% (真應變0.7)時獲得金相組織。由圖7(a)可知，W恒應變速率0.0 ls^變形至相同變形 量，動態再結晶尚未發生，原始晶粒未細化。由圖7(b)可知，W恒應變速率O.OOls^i變形至相 同變形量，只發生了部分的動態再結晶，金相組織為混晶，未達到晶粒細化效果。因此，對比 實驗證明了本發明提出的方法具有優越性。
【主權項】
1. 一種采用兩段階梯應變速率工藝細化GH4169合金鍛件晶粒組織的方法，其特征在于 該方法采用兩段階梯應變速率工藝細化GH4169合金鍛件的晶粒組織，其包括如下步驟： 步驟1:將固溶態GH4169合金鍛坯進行預處理，預處理工藝為：將鍛坯加熱至900°C~ 940 °C保溫，保溫時間為20小時~25小時，然后淬火； 步驟2:將經過預處理后的GH4169合金鍛坯加熱至變形溫度970°C~990°C，保溫至鍛坯 溫度均勻后，采用兩段階梯應變速率對鍛坯施加變形:第一階段鍛坯的應變速率為〇. Ols^1 ~O.ls^1，第一階段鍛坯的變形量為20%~35%，第二階段鍛坯的應變速率為0.005『1~ 0.001 s-1，鍛坯兩階段的總變形量為50 %~70 % ; 步驟3:變形結束后，立即對鍛件淬火。2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于步驟1所述的鍛坯預處理工藝為：將鍛坯加熱 至900°C~940°C保溫，保溫時間為20小時~25小時，確保鍛坯中產生大量的δ相。3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于步驟2所述的兩段階梯應變速率工藝為:變形 溫度為970°C~1010°C，第一階段鍛坯的應變速率為O.Ols^ 1~Ο.Ι?Γ1，第一階段鍛坯的變形 量為20%~35%，第二階段鍛坯的應變速率為0.005。~0.001 ?Γ1，鍛坯兩階段的總變形量 為 50%~70%。
【文檔編號】C22F1/10GK106048484SQ201610523629
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】陳明松, 藺永誠, 李闊闊
【申請人】中南大學