[發明專利]一種GH4145合金管材的制備工藝

無效

• 申請號: 201010281209.1
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN102397889A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 張偉紅;孫文儒;李勝超;華培濤;信昕;于連旭;劉芳;祁峰;賈丹;郭守仁;胡壯麒
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21B37/78
• 分類號: B21B37/78;C22F1/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及GH4145合金管材的制備工藝。

背景技術

GH4145合金，是γ′〔Ni3(Al、Ti、Nb)〕相時效強化鎳基變形高溫合金，在國外已有廣泛的應用。該合金具有優異的綜合力學性能，可以加工成板、棒、絲、帶等型材，也可以加工成各種緊固件和管類零件。GH4145合金在航空發動機上用于制作后機匣部件中一些重要的大規格薄壁套管，以及平面波形彈簧、螺旋彈簧和彈簧卡圈環形件、結構件和螺栓等，目前這些套管可以采用帶材焊接或直接用棒材加工的方法制備，但性能水平和可靠性均很低，并且原材料浪費嚴重，采用常規軋制方法成形，對于GH4145合金來說，存在以下幾個主要問題：

(1)材料加工難度大：

GH4145合金為難成形材料，合金中Al、Ti、Nb等強化元素的含量較高，熱加工溫度范圍窄，冷加工塑性較低、變形抗力較大。冷、熱加工的難度均較大。

(2)管材成形工藝研究不系統，質量不穩定

影響合金管材成形的因素繁多，包括材料、設備、模具以及工藝等多個方面，且各參數間關系復雜。由于GH4145合金薄壁管材以前未生產過，對于設備參數的合理選擇、模具的形狀、尺寸和材料的最優化設計、不同道次的變形量，變形速率，以及消除應力退火制度和冷卻速度的控制，以及相互間的匹配，需要深入系統的研究。比如道次變形量必須控制到一定程度才能夠獲得完全再結晶組織，但變形量過大將會引起管坯硬化，性能超標或者開裂、加工性惡化。此外，由于航空用管尺寸精度和表面質量的要求均很高，即使管材可以成形，組織性能合格，如果尺寸達不到規定的精度或表面有折疊、裂紋、割傷、直道、螺紋、麻坑等缺陷，依然會導致管材報廢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種GH4145合金管材的制備工藝，特別是一種GH4145合金精密管材的軋制方法。該方法采用冷軋加退火的方法，控制管坯的變形量，以及管材外徑(壁厚)的變形梯度，減少不均勻變形，獲得均勻、合適的組織，得到合格的精密管材，并滿足更高的使用要求。

本發明具體提供了一種GH4145合金管材的制備工藝，其工藝流程是：熔煉、鍛造、固溶熱處理、機加工鉆孔、反復進行冷軋退火(通常為3～15次)、成品，其特征在于：

鍛造溫度為1100℃～1200℃，變形量35％～80％；固溶熱處理溫度為950℃～1040℃，保溫20～60分鐘；冷軋過程中，每道次控制減徑量和減壁量的比值為2～4。

本發明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于：在室溫下進行冷軋，軋制速度為15～50轉/分。冷軋過程中，每道次均需要退火，退火溫度在980℃～1040℃，保溫20分鐘～60分鐘。

本發明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于：在冷軋退火過程中，在軋制管坯壁厚＞3mm時，兩次退火間采用小變形量10％～25％，小的變形使不均勻變形增加，產生的殘余應力使內壁受力小于σb(抗拉強度)，當管坯壁厚＜2mm時，兩次退火間的變形量為35％～50％。

本發明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于：冷軋退火過程中，前兩道次可以采用常壓退火加酸洗的方式，酸洗采用混合酸去除表面氧化皮，其它道次需采用真空退火。這樣在制備出合格產品的同時節約了成本。

本發明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于：在軋制成成品后進行成品固溶熱處理，熱處理溫度為950℃～1040℃，保溫20～60分鐘。

為使GH4145合金管材順利地進行冷軋，控制合金中雜質元素的含量，盡量減少冷軋過程中不均勻變形，降低每道次管材徑向(壁厚)上的變形梯度，軋制出合格管材，本發明提供的具體工藝流程如下：

(1)熔煉：采用真空感應加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應加真空自耗重熔；

(2)鍛造：加熱溫度為1100℃～1200℃，控制變形量在35％～80％，鍛成棒材；

(3)固溶熱處理：950℃～1040℃，保溫20～60分鐘；

(4)機加工鉆孔：平斷面—打中心孔—車外圓—鉆孔—擴孔—精車或精鉸內孔—精車外圓—精磨外圓—倒角—修正；

(5)冷軋退火：軋制管坯壁厚＞3mm時，采用小變形量10％～25％，管坯壁厚＜2mm時，兩次退火間的變形量為35％～50％，每道次控制減徑量和減壁量的比值為2～4，軋制速度在15～50轉/分鐘；冷軋過程中，每道次均需要退火，退火溫度在980℃～1040℃，保溫20分鐘～60分鐘。

(6)成品；