[发明专利]一种高温合金台阶轴径向锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锻造高温合金毛坯件的新的成形方法，更具体地说，涉及一种高温合金台阶轴的锻造加工方法。

背景技术

高温合金是指在高温及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。例如，GH901合金是以Fe-43Ni-12Cr为基，通过添加Al、Ti形成金属间化物γˊ[Ni3(Ti,Al)]来沉淀强化，同时加入Mo来固溶强化的镍铁铬基高温合金，在650℃以下具有较高的屈服强度和持久强度，760℃以下抗氧化性良好。基于其优良的高温屈服和持久强度，GH901合金台阶轴广泛应用于制造航空及地面燃气涡轮发动机的转动件、静结构件、涡轮轴等零部件。

GH901合金台阶轴现行的生产工艺为钢锭镦粗→拔长至台阶方坯→末火次拔长到尺→粗车→固溶、时效→检验→机加工，然而，利用快锻机的这种工艺生产GH901合金台阶轴主要存在产品质量不稳定、表面裂口严重、组织性能均匀性较差、超声波探伤杂波超标、成材率和合格率低等问题。据生产统计分析，该工艺下产品的综合成材率仅能达到30～40%。

发明内容

本发明的示例性实施例涉及一种锻造高温合金涡轮轴毛坯件的新的成形方法，适用于高温合金台阶轴的锻造加工。

本发明的示例性实施例中的锻造方法利用现有规格坯料，高效生产出优质高温合金台阶轴，以满足日益扩大的市场需要。

本发明的关键点是通过控制径向锻造方法的锻造频次、道次压下量、拉打速度和/或控制终锻温度来控制台阶轴产品的性能组织。

根据本发明的一个方面，提供了一种用径向变形的先进的材料成形方式来生产高温合金台阶轴的方法。通过采用这种稳定、具有独特的优势的径向锻造技术，产品质量稳定性、组织性能均匀性、综合成材率和合格率大大提高。

根据本发明的另一方面，提供了一种通过控制径向锻造方法的锻造频次、道次压下量（道次变形量）、拉打速度及控制终锻温度来控制台阶轴产品的性能组织的径向锻造方法。

根据本发明的一方面，提供了一种高温合金台阶轴径向锻造方法，所述高温合金台阶轴径向锻造方法可以包括：镦粗并拔长钢锭，为锻造机提供坯料；分多个道次锻造坯料，以预锻形成第一台阶轴；以及分多个道次对第一台阶轴的中部进行锻造，以形成中间台阶轴，在第一台阶轴与中间台阶轴之间形成过渡段，其中，形成第一台阶轴的拉打速度控制在3-5.5m/min，形成中间台阶轴的每道次变形量控制在10%-25%，拉打速度控制在3-5.5m/min。

形成中间台阶轴的每道次变形量可以控制在10%-20%。

形成第一台阶轴的所述多个道次可以包括3-4个道次。

形成中间台阶轴的所述多个道次可以包括4-5个道次。

末火次变形量可以≥30%，终锻温度可以不低于高温合金的再结晶温度。

所述形成第一台阶轴的多个道次可以包括第一道次锻造频次为180次/分，第二道次锻造频次为90次/分，剩余道次锻造频次为180次/分。

所述形成中间台阶轴的多个道次的锻造频次可以为180次/分。

所述过渡段可以包括直径为第一台阶轴的直径和中间台阶轴的直径之间的值的多个过渡段。

所述多个过渡段可以包括过渡斜面和/或过渡台阶轴。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述的高温合金台阶轴径向锻造方法锻造的GH901合金台阶轴。

所述高温合金台阶轴径向锻造方法还可以包括在每个台阶轴锻造完成之后进行表面处理的步骤。

本发明的有益效果在于：

①在预锻过程中，使用90次/分频次的锻造频次可以有效破碎碳化物，改善了高温合金台阶轴的综合性能，另一方面，高频次和低频词交替使用，有效地改善了高温合金内部质量，有效地消除混晶的产生。

②保证末火次大于30%的变形量，可以保证产品晶粒度细于3级，且均匀性较好，从而保证组织性能均匀。

③终锻温度控制在不低于高温合金的再结晶温度，能够使晶粒完整的完成回复和再结晶过程，以此可以细化晶粒，提高产品性能。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的高温合金台阶轴径向锻造方法中完成预锻造之后形成的第一台阶轴的示意图；