[發明專利]一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝

無效

• 申請號: 201410742647.1
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104480415A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 李寧;張玉春;李愛民;田水仙;張鵬;王志剛;紀肖;楊曉利;王樹財;王艾竹;王明;閆森;于杰;劉猛;王洋洋;李成龍;管慶陽
• 申請（專利權）人: 撫順特殊鋼股份有限公司
• 主分類號: C22F1/00
• 分類號: C22F1/00;C21D8/06
• 代理公司: 大連智慧專利事務所 21215
• 代理人: 孫宇宏

技術領域

本發明屬于金屬材料冷拔加工領域，公開一種難變形高溫合金冷拔材加工工藝，主要用于緊固件用GH141合金冷拔材的生產。

背景技術

難變形高溫合金冷拔材，因其具有耐高溫、強度高、耐腐蝕、抗氧化等優異的使用性能，大多用于航空航天發動機關鍵部件。由于該類合金高強度，在冷加工中內應力急劇增大，極易出現裂紋缺陷，尤其棒材性能指標要求高、組織要求嚴格，成材率偏低。

GH141合金是在借鑒美國Rene′41合金成分與工藝基礎上,經過優化調整合金成分、添加B、Zr等微量元素強化晶界等,研制出的一種沉淀硬化型鎳基高溫合金,合金在870℃以下具有較高的抗拉強度和持久強度,適于制作850℃以下要求高強度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天發動機高溫部件。

GH141合金是難變形高溫合金的典型品種，由于合金中含有大量的固溶強化元素C、Mo、Cr、Co等，并含有較多的Al、Ti時效強化元素，合金中Al、Ti元素含量和達到4.7%以上，其γ’相Ni3(Al、Ti)的含量達到24%左右，使合金的加工塑性差，變形溫度范圍窄，屬于非常難變形合金，尤其冷變形加工，因拔制后棒材產生較大的內應力，放置時間過長易造成棒材自身產生應力裂紋，同時在退火及熱處理過程中，達到750℃～910℃時，強化相γ’相大量析出，產生較大的組織應力，兩種應力相疊加極易引起棒材表面橫向和縱向裂紋，造成冷拔棒材大量判廢。生產為避免棒材產生應力裂紋，在棒材拔制后需要快速進行軟化退火處理，嚴重影響生產效率，并且在軟化退火過程中還是存在表面裂紋現象，因此冷拔材成材率極低，只在20%～30%左右，同時因需要多次軟化退火，能源消耗高，生產效率低。并且冷拔棒材標準中對室溫拉伸和760℃高溫拉伸塑性，要求同為斷后伸長率≥8%，斷面收縮率≥10%，難以滿足。難變形高溫合金通常作為軍工用重要材料，國外對其生產技術嚴格保密，無法查找到相關資料。

發明內容

[0003]?本發明公開一種難變形高溫合金GH141冷拔材加工工藝，一方面通過控制冷拔坯料的組織和冷拔減面量，采取特殊的矯直工藝減小冷拔后棒材內部的應力，避免其與退火及熱處理過程中的組織應力相疊加，造成棒材裂紋缺陷；另一方面通過采用合理的熱處理工藝，獲得良好使用性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

1、工藝路線為：真空感應冶煉→真空自耗重熔→自耗錠表面車光→軋制開坯→軟化退火處理→棒材坯料表面磨光→草化、皂化→冷拔→矯直→棒材熱處理；其中加工工藝包括軋制開坯工藝、軟化退火工藝、冷拔工藝、矯直工藝以及棒材熱處理工藝。

2、具體工藝措施

⑴熱軋開坯工藝：熱軋開坯溫度為1140℃～1160℃，末火軋制

變形量≥35%，停軋溫度≥990℃，使軋制開坯后棒材的晶粒度級別達到不小于6級；

⑵軟化退火工藝：退火溫度為1070℃～1090℃，風冷快速冷卻，并確

保棒材坯料退火均勻；

⑶冷拔工藝：退火后的棒材坯料表面處理（磨光）后，經過草化、皂

化，進行冷拔拔制，冷拔減面量控制在9%～11%；

⑷矯直工藝：冷拔后棒材需立即經過兩種矯直處理，分別為多輥矯直

和雙曲滾光矯直，并且每支棒材雙曲滾光矯直的次數應不少于3次，除保證棒材彎曲度外，最重要的作用是消除冷拔后棒材內部應力，避免棒材在后續放置及退火和熱處理過程中出現裂紋；

⑸成品熱處理工藝：冷拔后棒材經1070℃～1090℃退火處理30min，

固溶處理1110℃～1130℃，保溫30min～40min空冷，時效處理890℃～910℃保溫3.5h～4.5h，空冷。

????本發明的優點和創新點在于：

????⑴防止冷拔棒材裂紋產生的技術措施：

?①控制冷拔坯料的組織狀態，通過控制熱軋軋制溫度及變形量，使坯

料組織均勻，晶粒細小，可有效減少裂紋產生傾向；

②通過軟化退火，降低冷拔坯料的硬度；

③通過拔制后的矯直工藝，可以有效減少冷拔后棒材內部的應力，避免在放置及后續熱處理過程中產生裂紋。矯直工藝分為兩步，首先采用多輥矯直機進行矯直處理，之后采用雙曲滾光矯直，并且每支棒材雙曲滾光矯直的次數應不少于3次。