[发明专利]一种高温合金的模锻方法有效

专利信息
申请号: 200710042561.8 申请日: 2007-06-25
公开(公告)号: CN101332484A 公开(公告)日: 2008-12-31
发明(设计)人: 周奠华;王建平;陈国胜;吴瑞恒;金伟国 申请(专利权)人: 宝山钢铁股份有限公司
主分类号: B21J5/02 分类号: B21J5/02;B21J1/06;B21J1/02;B21J13/10
代理公司: 上海开祺知识产权代理有限公司 代理人: 竺明
地址: 20190*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 高温 合金 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及高温合金的锻造热加工变形工艺,尤其是指用于如GH4169高温合金的模锻方法。

背景技术

GH4169合金被称为高温合金的支柱,是国际上应用最广泛的高温合金品种;根据GH4169合金产品的晶粒组织,可分为粗晶产品、细晶产品。GH4169合金细晶锻件(具有细晶特征和δ相球化特征),由于具有良好的低周疲劳性能及高周疲劳性能,良好的强韧化综合平衡性能,在高新动力装置的关键部件或重要部件中获得了广泛的应用。

这种GH4169合金细晶模锻件,为防止在热处理过程中产生晶粒粗化,其热处理的固溶温度应略低于δ相的溶解温度,由于热处理本身不可能实现晶粒的细化及δ相的球化。因此,细晶GH4169合金模锻件在未经热处理状态下,应具有10级或更细的晶粒组织以及球状δ相组织,并应避免模锻件经机加工后的零件存在未再结晶的拉长晶冷模组织(上述苛刻的组织要求是国内外公认的难题)。细晶GH4169合金锻件的模锻热加工工艺主要有二种:一种是采用保温技术进行模锻,简称保温模锻;另一种是采用热模具进行模锻,简称热模锻。

保温模锻,是我国高温合金应用较多的模锻技术。我国在20世纪80年代创新的模锻坯复合包套保温模锻技术,曾为我国系列高温合金模锻件的开发发挥了重要的作用。所谓复合包套保温模锻,就是:首先对模锻坯进行复合包套,将绝热棉包复在模锻坯的表面,再采用不锈钢板包复绝热棉,并焊接不锈钢板接触处;然后,将复合包套的模锻坯在炉中加热,并将加热好的复合包套模锻坯在压机上进行保温模锻。

但是,该方法存在如下缺陷:

1.由于绝热棉与模锻坯之间未粘结成一体,绝热棉包复不锈钢板及焊接不锈钢板时可发生漂移错动,少数绝热棉会发生破损,部分模锻坯难以获得充分有效的隔热保温效果;

2.模锻坯表面用不锈钢板全包复绝热棉后,由于绝热棉导热系数低,复合包套的模锻坯在加热炉中加热时升温过程缓慢,导致模锻坯加热时间太长,在δ相析出峰温度附近经过的时间较长,不利于模锻时δ相的充分球化及δ相数量的合理控制;

3.模具采用合金钢制造,在使用前加热到350℃左右,由于模具的加热温度偏低,加上复合包套不能使模具坯获得足够的保温效果,无法获得无显著冷模组织的模锻件。为保证模锻件成品加工后无冷模组织,模锻坯的余量较大(以保证模锻件机加工后的零件无冷模组织),零件机加工的材料利用率较低;

4.坯料包复不锈钢板会降低模锻件成形的对称性及尺寸精度。

热模锻:将模具激冷影响降至最低限度的一个途径是采用耐高温模具。这类模具通常是采用铸造镍基高温合金材料(生产实践中,常采用K3铸造高温合金),根据采用的材料可加热到540℃至830℃。采用较高的模具温度,可以提高模锻坯温度的均匀性,获得良好的显微组织,但模具的制造难度、制造成本及使用寿命与应用需求的矛盾较大。

为实现GH4169合金锻件的细晶要求,GH4169合金模锻坯(细晶坯)的加热温度为990℃(以防止细晶坯加热时晶粒粗化),在这个加热温度下,GH4169合金模锻时变形抗力很大,约为35kg/mm2,如果模具采用较高的加热温度,将导致模具容易变形,模具使用寿命偏低。曾采用K3铸造高温合金制造的模具模锻细晶GH4169模锻件,模具加热温度为800℃,仅模锻二十几件锻件,模具即发生显著变形。此外,由于铸造高温合金合金化程度很高,熔点较低,铸造模具时防止模具产生疏松、偏析等缺陷的技术难题很大,模具制造成本甚高,我国细晶GH4169合金热模锻技术近年来方取得初步开发,其发展受制于热模锻用的铸造高温合金模具。综上所述,现有的保温模锻和热模锻方法均具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温合金的模锻方法,解决现有“复合包套”方式导致模锻坯在加热炉中升温缓慢的缺点,提高绝热棉材料对工件的保温效果及可操作性,并降低应用保温材料的成本;另一方面,实现对工件的良好绝热保温,从而可以采用较低的模具温度,可充分缓解热模锻模具寿命低和制造难度大的问题,最终,制造出细晶要求的如GH4169合金锻件,满足高新动力装置关键部件(或重要部件)的应用要求。

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