一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝，包括如下的工藝步驟：1)將鎳基沉淀硬化型高溫合金在空氣爐中加熱至480～520℃，保溫30～40min，得到預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品；2)將步驟1)中預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至另一加熱爐內(nèi)，該加熱爐內(nèi)提前加熱至1080～1100℃，放入預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品后，待加熱爐內(nèi)溫度恢復(fù)至1080～1100℃后，開始計時，保溫10～15min，出爐空冷；3)將步驟2)中固溶后的高溫合金產(chǎn)品加熱至740～760℃，保溫3～5小時，充氬氣冷卻，進(jìn)行時效，得到高溫合金成品。該工藝使鎳基沉淀硬化型高溫合金獲得良好的晶粒度分布，從而獲得綜合性能良好的成品。
【專利說明】一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫合金的熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫合金又稱為熱強(qiáng)合金、耐熱合金或超合金，是隨著近代航空工業(yè)發(fā)展起來的一種新型耐高溫金屬材料，這種材料可在600~1100°C的高溫環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，在高溫下承受腐蝕、氧化以及復(fù)雜應(yīng)力而不失效。高溫合金按成分大體可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金，按強(qiáng)化方式可分為固溶強(qiáng)化型、沉淀硬化型和彌散強(qiáng)化型。
[0003]高溫合金螺栓螺釘產(chǎn)品一般考核產(chǎn)品晶粒度、硬度、高溫持久和室溫拉伸強(qiáng)度，其中室溫拉伸強(qiáng)度和高溫持久是一種相互制約的關(guān)系，它們都與晶粒度有關(guān)，晶粒較大時，室溫拉伸強(qiáng)度較低，但高溫持久性能好；晶粒較小時，室溫拉伸強(qiáng)度高，但高溫持久性能較差。晶粒度主要受合金固溶制度的影響，因此研究高溫合金的固溶工藝對合金綜合性能改善有很重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明創(chuàng)造要解決的問題是提供一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝，該工藝使鎳基沉淀硬化型高溫合金獲得良好的晶粒度分布，從而獲得優(yōu)良的室溫力學(xué)性能以及高溫持久性能的配合， 該工藝可用以調(diào)整合金晶粒度，改善合金的高溫持久性能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的固溶工藝，包括如下的工藝步驟:
[0006]I)、將鎳基沉淀硬化型高溫合金在空氣爐中加熱至480~520°C，保溫30~40min,得到預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品；
[0007]2)、將步驟I)中預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至另一加熱爐內(nèi)，該加熱爐內(nèi)提前加熱至1080~1100°C，放入預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品后，待加熱爐內(nèi)溫度恢復(fù)至1080~1100°C后，開始計時，保溫10~15min，出爐空冷，得到固溶后的高溫合金產(chǎn)品；
[0008]3)、將步驟2)中固溶后的高溫合金產(chǎn)品在740~760°C下保溫3~5小時，充氬氣冷卻，進(jìn)行時效，得到熱處理后的鎳基沉淀硬化型高溫合金成品。
[0009]其中，步驟(1)是預(yù)熱，主要作用是使產(chǎn)品心部和表面溫度差減小，從而降低產(chǎn)品表面和心部的熱應(yīng)力，使表面和心部的晶粒度趨于相近，同時減小產(chǎn)品的加熱變形和開裂傾向。
[0010]步驟(2)是本發(fā)明的主要部分，預(yù)熱后換爐加熱保溫，是因為一般加熱爐升溫速度較慢，當(dāng)固溶溫度較高時，從預(yù)熱溫度加熱至保溫溫度需要的時間過長，且溫度越高升溫速度越慢，這樣的話產(chǎn)品在高溫下停留時間過長，晶粒度不易保證。
[0011]從理論上分析，高溫合金固溶溫度越高，保溫時間越長，則產(chǎn)品晶粒越大。大晶粒的組織擁有較好的高溫持久性能，即在低于時效溫度的某高溫下保溫加載，可以保持較長時間不斷裂，這主要是因為高溫下晶內(nèi)強(qiáng)度大于晶界強(qiáng)度，大晶粒組織擁有較少的晶界，因此持久性能較高，但是這種組織會降低產(chǎn)品的室溫力學(xué)性能，因為室溫下，正常組織的晶界強(qiáng)度是大于晶內(nèi)強(qiáng)度的；相反，細(xì)晶粒則擁有較好的室溫性能，高溫持久性能較差。
[0012]在需要同時保證產(chǎn)品的晶粒度、室溫性能、高溫持久性能的情況下，就需要通過固溶處理把晶粒度控制在一個相對合理的范圍內(nèi)，因此固溶處理的溫度、時間都需要控制好。
[0013]優(yōu)選的，包括如下的工藝步驟:
[0014]I)、將鎳基沉淀硬化型高溫合金在空氣爐中加熱至490~510 °C，保溫30~40min,得到預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品；
[0015]2)、將步驟I)中預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至另一加熱爐內(nèi)，該加熱爐內(nèi)提前加熱至1085~1095°C，放入預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品后，待加熱爐內(nèi)溫度恢復(fù)至規(guī)定溫度后，開始計時，保溫lOmin，然后出爐空冷，得到固溶后的鎳基沉淀硬化型高溫合金成品。
[0016]3)、將步驟2)中固溶后的高溫合金產(chǎn)品加熱至750°C保溫4h，充氬氣冷卻，得到熱處理后的鎳基沉淀硬化型高溫合金成品。
[0017]優(yōu)選的，步驟I)中所述的鎳基沉淀硬化型高溫合金中各組分及重量百分比如下:碳 0.04 ~0.10% ;鉻 18.0 ~21.0% ;鋁 1.0 ~1.8% ;鈦 1.8 ~2.7% ;硅≤ 0.80% ;錳^ 0.40% ;硫≤ 0.015 ;磷≤ 0.020 ;銀≤ 0.0005 ;硼≤ 0.008 ;鉍≤ 0.0001 ;鈷≤ 2.0 ;銅^ 0.2 ;鐵< 1.5 ;鉛< 0.002 ;鎳余量。
[0018]優(yōu)選的，步驟I)中所述的鎳基沉淀硬化型高溫合金的型號為.187-32UNS。
[0019]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:將鎳基沉淀硬化型高溫合金按照本發(fā)明公開的技術(shù)方案進(jìn)行處理，可以很好的平衡產(chǎn)品的晶粒度、室溫性能以及高溫持久性能，改善了鎳基沉淀硬化型高溫合金的綜合性能。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明中的實(shí)施例以及對比試驗中使用同樣成分和規(guī)格的一種鎳基沉淀硬化高溫合金零件進(jìn)行實(shí)驗以及說明，所采用的高溫合金零件成分和規(guī)格如表1所示。
[0022]表1實(shí)施例中所采用的高溫合金零件成分和規(guī)格
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:包括如下的工藝步驟: 1)、將鎳基沉淀硬化型高溫合金在空氣爐中加熱至480~520°C，保溫30~40min，得到預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品； 2)、將步驟I)中預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至另一加熱爐內(nèi)，該加熱爐內(nèi)提前加熱至1080~1100°C，放入預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品后，待加熱爐內(nèi)溫度恢復(fù)至1080~1100°C后，開始計時，保溫10~15min，出爐空冷，得到固溶后的高溫合金產(chǎn)品； 3)、將步驟2)中固溶后的高溫合金產(chǎn)品在740~760°C下保溫3~5小時，充氬氣冷卻，進(jìn)行時效，得到熱處理后的鎳基沉淀硬化型高溫合金成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:包括如下的工藝步驟: 1)、將鎳基沉淀硬化型高溫合金在空氣爐中加熱至490~510°C，保溫30~40min，得到預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品； 2)、將步驟I)中預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至另一加熱爐內(nèi)，該加熱爐內(nèi)提前加熱至1085~1095°C，放入預(yù)熱后的高溫合金產(chǎn)品后，待加熱爐內(nèi)溫度恢復(fù)至規(guī)定溫度后，開始計時，保溫lOmin，然后出爐空冷，得到固溶后的鎳基沉淀硬化型高溫合金成品。 3)、將步驟2)中固溶后的高溫合金產(chǎn)品加熱至750°C保溫4h，充氬氣冷卻，得到熱處理后的鎳基沉淀硬化 型高溫合金成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:步驟I)中所述的鎳基沉淀硬化型高溫合金中各組分及重量百分比如下:碳0.04~0.10% ;鉻18.0 ~21.0% ;鋁 1.0 ~1.8% ;鈦 1.8 ~2.7% ;硅≤ 0.80% ;錳≤ 0.40% ;硫≤ 0.015 ；磷≤0.020 ;銀≤0.0005 ；硼(0.008 ;鉍≤0.0001 ;鈷≤2.0 ;銅≤0.2 ;鐵≤1.5 ;鉛(0.002 ;鎳余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項所述的鎳基沉淀硬化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:步驟I)中所述的鎳基沉淀硬化型高溫合金的規(guī)格為.187-32UNS。
【文檔編號】C22C19/05GK104004980SQ201410261407
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】葉文君, 胡隆偉, 樊開倫, 王文娟, 黃孝慶 申請人:航天精工股份有限公司