[发明专利]C250马氏体时效钢低压涡轮轴的锻造成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴类锻件的锻造成形方法，特别是涉及了C250马氏体时效钢低压涡轮轴的锻造成形方法。

背景技术

C250马氏体时效钢是以无碳（或超低碳）铁镍马氏体为基体，通过加入适当比例的Co、Mo、Ti、Al等元素形成的一种超高强度钢，由于具有良好的强韧性、冷热加工性，无脱碳、淬火变形小等优点，广泛应用于航空、航天等领域的超高强度关键零部件。

2003年8月13日公开的中国发明专利说明书CN 1435287A公开了一种长轴类高温合金大锻件整体锻造工艺，该工艺包括组合模具的设计、坯料的选取、坯料局部加热、局部成形，该方法通过对坯料进行局部加热并通过组合模具对经过局部加热的坯料进行局部成形，实现了长轴类高温合金大锻件的整体锻造成形。但是，在采用该方法锻造C250马氏体时效钢长轴类锻件例如低压涡轮轴锻件的过程中，如果锻造工艺参数例如锻造温度、应变速率等选择不当和匹配不好， 锻件在变形成形时将不能完全处于动态再结晶区域，从而对锻件的组织和性能产生不利影响，甚至由于组织和性能不合格产生废品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使锻造温度与应变速率相匹配来实现C250马氏体时效钢低压涡轮轴的锻造成形方法，该方法能够使C250马氏体时效钢在变形成形时完全处于动态再结晶区域，从而获得组织和性能较好的锻件。

为解决上述技术问题，本发明所述C250马氏体时效钢低压涡轮轴的锻造成形方法，其技术方案包括以下步骤：

把按规格下料的C250马氏体时效钢棒材加热到990℃～1040℃的锻造温度，经镦粗、拔长后，再加热到所述锻造温度并在锻模内制成预锻坯；

把所述预锻坯加热到1020℃～1060℃的锻造温度后在锻模内以0.015s^-1～0.0015s^-1的应变速率把所述预锻坯锻造成形为低压涡轮轴锻件。

所述低压涡轮轴锻件锻后经固溶+时效热处理，所述固溶是把低压涡轮轴锻件加热到825℃经保温后空冷，所述时效是把低压涡轮轴锻件加热到485℃经保温后空冷。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明所述C250马氏体时效钢低压涡轮轴的锻造成形方法，把预锻坯加热到1020℃～1060℃的锻造温度后以0.015s^-1～0.0015s^-1的应变速率变形成为低压涡轮轴锻件，通过使锻造温度与应变速率相匹配，能使C250马氏体时效钢在变形时完全处于动态再结晶区域，随着预锻坯变形量的增大和金属原子位错密度的不断升高，变形储能也在不断增加当达到一定值后，变形晶粒将会以某些亚晶或杂质相为核心生长成新的晶粒，进而完全消除晶粒内部的加工硬化过程，获得组织均匀和性能较高的低压涡轮轴锻件。

经检测该钢低压涡轮轴锻件的室温拉伸性能，其抗拉强度为1830MPa（大于使用要求的1800MPa），其伸长率为0.2%时的屈服强度为1770MPa（大于使用要求的1720 MPa），断后伸长率为11%（大于使用要求的6%），断面收缩率为55%（大于使用要求的45%），硬度HRC为50（大于使用要求的48），冲击功为30J（大于使用要求的14J），断裂韧性为130MPa（大于使用要求的90MPa），完全满足了使用要求。

经检测该钢低压涡轮轴锻件的低倍组织：未见黑斑、白斑、径向偏析、球状组织及其它缺陷，符合使用要求。

经检测该钢低压涡轮轴锻件的晶粒度，达到了8.5级（大于使用要求的6.5级）。

经对该钢低压涡轮轴锻件进行超声波探伤，未见超标单显，杂波水平在Φ0.75－6dB以下。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是C250马氏体时效钢低压涡轮轴锻件的锻造工艺流程图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

C250马氏体时效钢（00Ni18Co8Mo5TiAl）的主要化学元素含量（重量百分比）为：含C量≤0.01%、含Mn 量≤0.1%、含Si量≤0.1%、含Ni量17%～19%、含Mo量4.6%～5.2%、含O量≤0.002%、含Al量0.05%～0.15%、含Ti量0.3%～0.5%、含Co量7%～8.5%、含P量≤0.008%、含S量≤0.005%、含N量≤0.002%、余量为Fe。

该钢低压涡轮轴锻件的锻造成形工艺步骤如下：