[发明专利]一种厚壁高温合金部件的热处理方法

说明书

本发明公开一种厚壁高温合金部件的热处理方法，包括以下步骤：升温阶段：厚壁高温合金部件升温至γ’完全溶解温度后，加热至γ’完全溶解温度以上50℃‑250℃范围内保温；保温阶段：厚壁高温合金部件中最先到温区域的保温时间t_先与最后到温区域的保温时间t_后满足(t_先‑t_后)*(T_保‑T_溶)/t_后≤100℃，冷却阶段：厚壁高温合金部件中各位置冷却至γ’析出起始温度的时间差不超过30min，且在γ’析出起始温度与γ’析出终止温度范围内平均冷却速率为0.1℃/min‑30℃/min。本发明能够获得最优的尺寸与分布形态，在大幅提高合金强度的同时避免出现塑性的快速下降。

技术领域

本发明属金属热处理技术领域，具体涉及一种厚壁高温合金部件的热处理方法，可满足析出强化型高温合金厚壁部件的强韧化热处理，特别适用于燃煤电厂、核电厂、化工厂高温承压厚壁部件。

背景技术

析出强化型高温合金因其优异的高温强度性能而在能源、化工、航空航天等多个领域获得广泛应用，但由于析出相形核生长速率差异，极易造成合金厚壁高温合金部件中各位置组织结构差异，从而造成木桶短板效应导致无法发挥合金的最佳性能优势，甚至于造成合金过早失效等现象。

析出强化型高温合金对热处理工艺参数极为敏感，较高的固溶温度与时间将导致晶粒快速正大甚至二次再结晶，从而对合金造成危害；在析出相形核生站温度区域内时效保温可以大幅提高合金强度，但也无法避免合金塑性急剧降低，并且这一现象随着时效保温时间的不同而存在较大差异。由于厚壁部件不同位置在固溶与时效处理过程中均可能存在极大差异，因此采用传统热处理工艺容易造成合金部件内部性能出现较大偏差。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种厚壁高温合金部件的热处理方法。

为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种厚壁高温合金部件的热处理方法，包括以下步骤：

厚壁高温合金部件升温至γ’完全溶解温度，然后以不高于5℃/min的速率加热至γ’完全溶解温度以上50℃-250℃范围内进行保温，然后冷却；

其中，保温时，厚壁高温合金部件中最先到温区域的保温时间t_先与最后到温区域的保温时间t_后满足(t_先-t_后)*(T_保-T_溶)/t_后≤100℃，式中T_保与T_溶分别为合金的保温温度与γ’完全溶解温度；

冷却时，厚壁高温合金部件中各位置冷却至γ’析出起始温度的时间差不超过30min，且在γ’析出起始温度与γ’析出终止温度范围内平均冷却速率为0.1℃/min-30℃/min。

进一步的，所述厚壁高温合金部件最大壁厚为30mm-1500mm。

进一步的，厚壁高温合金部件的合金成分按质量百分数计，包括：Fe：20％-48％，Cr：14％-25％，Mo：≤2.5％，W：≤2.5％，Ti：1.2％-3.0％，Co：≤3.0％，Al：0.3％-2.5％，Mn：≤1.0％，Nb：≤0.1％，Si：≤0.05％，C：0.03％-0.10％，B：0.001％-0.005％，P：≤0.01％，余量为Ni。

进一步的，厚壁高温合金部件中γ’具有L1₂结构，符合A3B型原子配比，其中，A元素为Ni、Fe或Co，B元素为Al、Ti、Nb、Ta、W或Mo。

进一步的，升温过程中，厚壁高温合金部件中升温速率最快的区域达到γ’完全溶解温度以上50℃-250℃范围内后2h内，沿厚壁高温合金部件壁厚方向温度梯度小于0.1℃/mm。