[发明专利]一种提高镍铁基高温合金板材冲击韧性的热处理工艺

说明书

本发明公开了一种提高镍铁基高温合金板材冲击韧性的热处理工艺，所述热处理工艺包括铸锭开坯轧制、一次加热冷却、二次加热冷却、三次加热冷却、四次加热冷却工序。本发明镍铁基高温合金板材热处理工艺可以在保持镍铁基高温合金板材具有较高室温及高温拉伸性能的同时，提高室温冲击韧性；镍铁基高温合金板材：室温抗拉强度≥1480MPa、室温屈服强度≥1150MPa、室温延伸率≥12%，室温下夏比冲击功35.1～54.9J；750℃下抗拉强度≥1120MPa、屈服强度≥950MPa、延伸率≥19%。

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种提高镍铁基高温合金板材冲击韧性的热处理工艺。

背景技术

高温合金是指以铁、钴、镍为基体，能在600℃以上高温下承受较高复杂载荷的一类特种合金材料，通常为单一的奥氏体基体组织，拥有较高的高温强度、抗氧化和抗腐蚀性能，又称为热强合金和热稳定性高温合金。高温合金按照合金成分分类主要有镍基高温合金、钴基高温合金、铁基高温合金以及镍铁基高温合金，其中钴基高温合金以及镍基高温合金涉及战略元素钴、镍，成本通常极高；铁基高温合金综合性能与其他类别相比较弱；镍铁基高温合金在镍基高温合金的基础上添加了10%以上的铁，一方面降低了成本，另一方面能得到相对良好的高温性能，在很多领域得到大量的应用。

连续挤压属于一种流程短、效率高、灵活多变的金属材料加工技术，为特殊型材产品提供了一种非常好的生产手段。作为损耗件的堵头在连续挤压生产过程中承受700℃左右较大挤压与冲击作用，属于极易失效工模具部件，是制约连续挤压生产的重要因素之一，目前大多采用镍铁基高温合金作为生产材料。堵头材料的韧性是决定其在挤压初始阶段能否承受坯料冲击的关键指标，如韧性很差会导致堵头被坯料直接冲断。然而镍铁基高温合金通常采用时效态加工堵头，冲击功不足10J，固溶态的镍铁基高温合金尽管冲击功会大幅提高，但是由于起到强化作用的第二相完全回溶，在高温环境下无法承受复杂载荷，不利于服役寿命的提高。通过工艺手段实现镍铁基高温合金高温性能不明显减弱的同时，大幅提高冲击性能，对于提高连续挤压堵头服役寿命具有重大意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高镍铁基高温合金板材冲击韧性的热处理工艺。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种提高镍铁基高温合金板材冲击韧性的热处理工艺，所述热处理工艺包括铸锭开坯轧制、一次加热冷却、二次加热冷却、三次加热冷却、四次加热冷却工序，具体包括以下步骤：

（1）铸锭开坯轧制工序：经冶炼、模铸、重熔得到的镍铁基高温合金铸锭开坯后，坯料进行热轧，热轧压下量≥60%，得到镍铁基高温合金板材；

（2）一次加热冷却工序：将镍铁基高温合金板材置于加热炉以200～300℃/h的速度随炉升温至1020～1050℃，到温后保温1～2h，保温结束在空气中冷却至室温；

（3）二次加热冷却工序：将一次冷却至室温的镍铁基高温合金板材置于加热炉以200～250℃/h的速度随炉升温至800～830℃，到温后保温2～4h，保温结束在空气中冷却至室温；

（4）三次加热冷却工序：将二次冷却至室温的镍铁基高温合金板材置于加热炉以200～250℃/h的速度随炉升温至700～720℃，到温后保温2～4h，保温结束在空气中冷却至室温；

（5）四次加热冷却工序：将三次冷却至室温的镍铁基高温合金板材置于加热炉以200～250℃/h的速度随炉升温至600～650℃，到温后保温2～4h，保温结束在空气中冷却至室温。

本发明所述镍铁基高温合金板材的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.02～0.08%，Si≤0.25%，Mn≤0.25%，Al：1.4～1.8%，Nb：2.1～2.5%，Ti：2.35～2.63%，Mo：8.5～9.5%，Cr：13.5～16.5%，Fe：21～24%，B：0.005～0.015%，余量为Ni和不可避免的杂质。