專利名稱：一種gh4698合金熱處理方法及其用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變形高溫合金鍛件的熱處理方法領域，具體地，本發(fā)明涉及一種GH4698合金、其熱處理方法及其用途。
背景技術：
GH4698合金是一種以Y ’相為強化相的沉淀強化型鎳基高溫合金，是在GH4033合金基礎上補充合金化發(fā)展而成的。它利用鉻、鑰等元素進行固溶強化，鋁、鈦、鈮進行時效強化，(Al+Ti+Nb)含量達6.2%，強化程度較高，在500°C 750°C具有較高的強度、良好的塑性以及較好的持久、蠕變、疲勞等性能，廣泛用于制造航空發(fā)動機渦輪盤、壓氣機盤、承力環(huán)、緊固件等重要這些零件。這些零件大部分屬于 關鍵件，均承受復雜應力。不同的零件因工作條件不同，要求合金的力學性能也不同。前蘇聯(lián)所采用的熱處理制度主要有以下兩種:(I)標準熱處理制度 110(Tll20°C X8h，空冷+1000°C X4h，空冷+775°C X16h，空冷;(2)四段式熱處理制度 110(Tll20°C X8h，空冷+1000°C X4h，空冷+775°C X 16h,空冷+700°C X16h，空冷。GH4698合金經(jīng)標準熱處理制度處理后，其抗拉強度、屈服強度、持久強度均較低，但塑性和沖擊韌性卻高于四段式熱處理制度的。而GH4698合金的特大型渦輪盤對性能提出了較高的要求，即渦輪盤的塑性和沖擊韌性必須達到標準熱處理后的要求，而強度應達到四段式熱處理后的要求。但是現(xiàn)有技術對GH4698合金的熱處理均不能滿足需要。例如秦鶴勇等(GH4698合金的熱處理制度，秦鶴勇，焦蘭英，張北江，胥國華，鋼鐵研究學報，第19卷第2期，2007年2月)在現(xiàn)有GH4698合金熱處理制度研究的基礎上，提出了兩種新型的熱處理制度:①去除原有熱處理制度中的二次固溶；②采用先低溫時效，后高溫時效的倒雙級時效方法。研究了這兩種熱處理制度對GH4698合金棒材組織和性能的影響。最終得到了一種新型的適合于GH4698合金的熱處理制度:1000°C X8h，AC(空冷)+650°C X20h，AC+775°C X16h，AC。采用此熱處理工藝進行熱處理，雖然晶粒度、強度、塑性值與本發(fā)明所述方法處理后所得值相當，均為較優(yōu)值，但其沖擊韌性卻非常差，幾乎不能滿足常規(guī)要求，即此工藝是在損失韌性的基礎上來提高強度及塑性。因此，這就要求進一步探索GH4698合金的熱處理制度，以使合金綜合性能達到最佳配合。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種GH4698合金的熱處理方法，該方法不采用二次固溶處理，而改用一次固溶，然后低溫時效后高溫時效，共進行3次時效的熱處理制度，采用該方法能細化晶粒，提高鍛件的綜合力學性能，得到較理想的綜合性能。所述GH4698合金的熱處理方法，包括以下步驟:
(I)在900 1050°C處理至少5小時，冷卻，使晶界及晶內均析出大Y，相，晶粒
度細化至5 6級左右；(2)在580 700°C低溫時效處理至少15小時，冷卻，此階段為預備階段，為后續(xù)不同尺寸的析出做準備；(3)在710V 810°C —次高溫時效處理至少10小時，冷卻，使晶界及晶內均析出較小的相；(4 )在780 V 880 V 二次高溫 時效處理至少5小時，冷卻，最后晶界及晶內均存在不同尺寸的相，且晶粒度仍保持在5 6級左右。優(yōu)選地，用于所述熱處理方法的GH4698合金的原始晶粒度為5級左右(例如
4.5^5.5級)，組織均勻，可以出現(xiàn)個別粗大晶粒等要求優(yōu)選地，步驟(I)所述處理溫度為95(Tl030°C，進一步優(yōu)選為99(Tl000°C，特別優(yōu)選為 1000°C。優(yōu)選地，步驟(I)所述處理時間為7 15小時，進一步優(yōu)選為8 10小時，特別優(yōu)選為8小時。優(yōu)選地，步驟(I)所述冷卻為出爐空冷。優(yōu)選地，步驟(I)所述冷卻終點為室溫。優(yōu)選地，步驟(2)所述低溫時效處理溫度為62(T680°C，進一步優(yōu)選為64(T650°C，特別優(yōu)選為650°C。優(yōu)選地，步驟(2)所述低溫時效處理時間為18 32小時，進一步優(yōu)選為2(T25小時，特別優(yōu)選為20小時。 優(yōu)選地，步驟(2 )所述冷卻為出爐空冷。優(yōu)選地，步驟(2)所述冷卻終點為室溫。優(yōu)選地，步驟(3)所述高溫時效處理溫度為74(T800°C，進一步優(yōu)選為77(T780°C，特別優(yōu)選為775 °C。優(yōu)選地，步驟(3)所述高溫時效處理時間為13 24小時，進一步優(yōu)選為16 18小時，特別優(yōu)選為16小時。優(yōu)選地，步驟(3 )所述冷卻為出爐空冷。優(yōu)選地，步驟(3)所述冷卻終點為室溫。優(yōu)選地，步驟(4)所述高溫時效處理溫度為79(T840°C，進一步優(yōu)選為80(T81(TC，特別優(yōu)選為800°C。優(yōu)選地，步驟(4)所述高溫時效處理時間為7 15小時，進一步優(yōu)選為8 10小時，特別優(yōu)選為8小時。優(yōu)選地，步驟(4 )所述冷卻為出爐空冷。特別優(yōu)選，所述GH4698合金的熱處理方法，包括以下步驟:(I)在1000°C處理8小時，出爐空冷至室溫；(2)在650°C低溫時效處理20小時，出爐空冷至室溫；(3)在775°C—次高溫時效處理16小時，出爐空冷至室溫；(4)在800°C二次高溫時效處理8小時，出爐空冷。本發(fā)明的目的之一在于提供一種GH4698合金，所述GH4698合金由本發(fā)明所述熱處理方法處理。本發(fā)明的目的之一在于提供一種所述GH4698合金的用途，所述GH4698合金用于制造渦輪盤，特別優(yōu)選用于制造直徑不小于IOOOmm的特大型渦輪盤。采用本發(fā)明所述熱處理方法制備的GH4698合金的塑性和沖擊韌性達到標準熱處理后的要求，而強度達到四段式熱處理后的要求，因此能用于制造直徑不小于IOOOmm的特大型渦輪盤。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:本發(fā)明所述的GH4698合金的熱處理工藝方法，采用固溶+三次時效，可以有效的控制晶粒的長大；經(jīng)過本發(fā)明所述熱處理方法處理后，鍛件在獲得較高的強度、塑性以及細晶粒的同時，其沖擊韌性也較高，使其綜合性能最佳，滿足更高的使用要求。
圖1是本發(fā)明實施例1的熱處理方法制 備的GH4698合金的金相組織圖。
具體實施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。以下實施例熱處理使用的設備為爐溫均勻性為±10°C的熱處理爐。實施例1(I)加熱GH4698鍛件到1000°C的溫度，到溫后并保溫8小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(2)加熱GH4698鍛件到650°C的溫度，到溫后并保溫20小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(3)加熱GH4698鍛件到775°C的溫度，到溫后并保溫16小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(4)加熱GH4698鍛件到800°C的溫度，到溫后并保溫8小時，保溫結束后出爐空冷
至室溫。本實施例熱處理后的GH4698鍛件的顯微組織見圖1。根據(jù)GB/T228-2002的規(guī)定對本實施例熱處理后得到的GH4698鍛件進行力學性能測試，結果如表I所示。實施例2(I)加熱GH4698鍛件到900°C的溫度，到溫后并保溫15小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(2)加熱GH4698鍛件到580°C的溫度，到溫后并保溫30小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(3)加熱GH4698鍛件到710°C的溫度，到溫后并保溫20小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(4)加熱GH4698鍛件到780°C的溫度，到溫后并保溫10小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫。根據(jù)GB/T228-2002的規(guī)定對本實施例熱處理后得到的GH4698鍛件進行力學性能測試，結果如表I所示。實施例3(I)加熱GH4698鍛件到1050°C的溫度，到溫后并保溫5小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(2)加熱GH4698鍛件到700°C的溫度，到溫后并保溫15小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(3)加熱GH4698鍛件到810°C的溫度，到溫后并保溫10小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(4)加熱GH4698鍛件到880°C的溫度，到溫后并保溫5小時，保溫結束后出爐空冷
至室溫。根據(jù)GB/T228-2002的規(guī)定對本實施 例熱處理后得到的GH4698鍛件進行力學性能測試，結果如表I所示。實施例4(I)加熱GH4698鍛件到950°C的溫度，到溫后并保溫10小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(2)加熱GH4698鍛件到620°C的溫度，到溫后并保溫25小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(3)加熱GH4698鍛件到740°C的溫度，到溫后并保溫22小時，保溫結束后出爐空
冷至室溫；(4)加熱GH4698鍛件到840°C的溫度，到溫后并保溫7小時，保溫結束后出爐空冷
至室溫。根據(jù)GB/T228-2002的規(guī)定對本實施例熱處理后得到的GH4698鍛件進行力學性能測試，結果如表I所示。對比例所述對比例為俄羅斯標準熱處理工藝和四段式熱處理制度處理后所得的GH4698鍛件性能，以及一種新型的適合于GH4698合金的熱處理制度:1000°C X8h，AC(空冷)+650V X 20h, AC+775°C X 16h，AC處理后所得的GH4698鍛件性能。根據(jù)GB/T228-2002的規(guī)定對對比例得到的GH4698鍛件進行力學性能測試，結果如表I所示。表I
權利要求
1.ー種GH4698合金的熱處理方法，包括以下步驟 (1)在900 1050°C處理至少5小時，冷卻； (2)在580 700°C低溫時效處理至少15小時，冷卻； (3)在710°C 810°C—次高溫時效處理至少10小時，冷卻； (4)在780°C 880°C二次高溫時效處理至少5小時，冷卻。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，作為所述熱處理方法原料的GH4698合金的晶粒度為4. 5^5. 5級，特別優(yōu)選為5級； 優(yōu)選地，步驟(I)所述處理溫度為950 1030で，進ー步優(yōu)選為990 1000で，特別優(yōu)選為1OOO0C ； 優(yōu)選地，步驟(I)所述處 理時間為7 15小時，進ー步優(yōu)選為8 10小時，特別優(yōu)選為8小 時； 優(yōu)選地，步驟(I)所述冷卻為出爐空冷； 優(yōu)選地，步驟(I)所述冷卻終點為室溫。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在干，步驟(2)所述低溫時效處理溫度為620 680で，進ー步優(yōu)選為640 650で，特別優(yōu)選為650°C ； 優(yōu)選地，步驟(2)所述低溫時效處理時間為18 32小時，進ー步優(yōu)選為2(T25小時，特別優(yōu)選為20小時； 優(yōu)選地，步驟(2)所述冷卻為出爐空冷； 優(yōu)選地，步驟(2)所述冷卻終點為室溫。
4.如權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述高溫時效處理溫度為740 800で，進ー步優(yōu)選為770 780で，特別優(yōu)選為775°C ； 優(yōu)選地，步驟(3)所述高溫時效處理時間為13 24小時，進ー步優(yōu)選為16 18小時，特別優(yōu)選為16小時； 優(yōu)選地，步驟(3)所述冷卻為出爐空冷； 優(yōu)選地，步驟(3)所述冷卻終點為室溫。
5.如權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述高溫時效處理溫度為790 840で，進ー步優(yōu)選為800 810で，特別優(yōu)選為800°C。
6.如權利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述高溫時效處理時間為7 15小時，進ー步優(yōu)選為8 10小時，特別優(yōu)選為8小時； 優(yōu)選地，步驟(4)所述冷卻為出爐空冷。
7.如權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)在1000°C處理8小時，出爐空冷至室溫； (2)在650°C低溫時效處理20小時，出爐空冷至室溫； (3)在775°C—次高溫時效處理16小時，出爐空冷至室溫； (4)在800°C二次高溫時效處理8小時，出爐空冷。
8.ー種GH4698合金，其特征在于，所述GH4698合金由權利要求1_7任一項所述的方法制備。
9.一種如權利要求8所述的GH4698合金的用途，其特征在于，所述GH4698合金用于制造渦輪盤。
10.如權利要求9所述的GH4698合金的用途，其特征在于，所述GH4698合金用于制造直徑不小于IOOOmm的特大型渦輪`盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種GH4698合金鍛件細化晶粒、提高強度及韌性的熱處理工藝，其工藝步驟為在900～1050℃處理至少5小時，冷卻；在580～700℃低溫時效處理至少15小時，冷卻；在710℃～810℃一次高溫時效處理至少10小時，冷卻。此三道工序結束后鍛件強度高、塑性好，但是沖擊性能較差，因此最后在780℃～880℃進行最后一次時效，保溫較短時間后空冷至室溫。此四道工序結束后，鍛件的晶粒度保持在5～6級不變，晶粒沒有長大，強度及塑性沒有損失，但是沖擊韌性有較大的提高。本發(fā)明適用于所有生產及使用GH4698鍛件的企業(yè)單位，可使其鍛件滿足更高的晶粒細化和高強韌性要求。
文檔編號F01D5/02GK103103465SQ201210525529
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權日2012年12月10日
發(fā)明者黃玉亭, 崔慧然, 謝偉東, 李湘軍 申請人:無錫透平葉片有限公司