[發明專利]一種提高GH2132螺栓高溫持久性能的熱處理方法

在審

• 申請號: 201610155496.9
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105734241A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 樊開倫;裴烈勇;陳濤;劉勇德;徐韜
• 申請（專利權）人: 貴州航天精工制造有限公司
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D1/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠

技術領域

本發明涉及一種提高GH2132螺栓高溫持久性能的熱處理方法，屬于航空發動機GH2132螺栓熱處理工藝技術領域。

背景技術

現代高溫合金，包括鐵基、鎳基、鈷基高溫合金，其中GH2132是我國試制的鐵基時效沉淀硬化型高溫合金。該合金在蘇系或俄系材料中沒有相應牌號，是通過仿制美系發動機而試制的材料，相當于美系A286高溫合金。該材料在650℃以下具有高的屈服強度和持久、蠕變強度，并具有較好的加工塑性和滿意的焊接性能。在國內該合金已在航空領域獲得較為廣泛的應用，適合制造在650℃以下長期工作的航空發動機高溫承力部件，如渦輪盤、壓氣機盤、轉子葉片和高溫緊固件等。用GH2132制造的航空發動機螺栓，主要起連接和緊固各相關零部件作用，而GH2132螺栓高溫持久性能的高低直接影響到發動機的使用壽命。目前已有型號的GH2132螺栓，其技術要求為：1）室溫抗拉≥900MPa；2）硬度27～35HRC；3）應力斷裂試驗650℃、加載480MPa、保持23h不斷；4）晶粒度≥5級，不允許有粗細晶粒帶存在。沒有提出高溫強度指標和疲勞性能指標要求。在航空用螺栓類產品的長期生產中，由于GH2132在冶煉過程中每個爐批次存在成分含量的波動以及可能的合金元素偏析。采用常規熱處理后，時常出現因晶粒度和持久性能不能同時滿足技術要求而報廢。高溫合金都是以γ奧氏體為基，從室溫到高溫都具有面心立方結構，不像普通碳素鋼和合金鋼那樣具有相的重結晶。因此，高溫合金在熱處理過程中，不能通過相的重結晶來細化晶粒。換句話說，高溫合金的晶粒度在固溶過程中只可能長大不可能細化。針對這一問題，本發明提供一種熱處理方法，很好的解決了上述難題，具有推廣價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高GH2132螺栓高溫持久性能的熱處理方法，以解決采用常規的熱處理不能同時保證GH2132螺栓晶粒度和持久性能的技術問題，保證晶粒度合格的前提下，大幅度提高GH2132螺栓的高溫持久性能，并且保證螺栓的疲勞壽命。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種提高GH2132螺栓高溫持久性能的熱處理方法，所述螺栓先進行頭部成型鐓制，然后進行固溶工藝處理，隨后再進行兩道時效工藝，最后加工成產品；以大幅度提高螺栓高溫持久性能，并且能保證螺栓疲勞壽命。

前述熱處理方法中，所述固溶工藝參數如下：650℃入爐，升溫35min，加熱溫度980℃，保溫60～90min，空冷或油冷。

前述熱處理方法中，所述固溶采用雙室真空油淬爐，爐溫均勻性±10℃，控溫精度±5℃，加熱保溫期間真空度控制在1.3～13Pa范圍內。入爐前對零件進行清洗并烘干。

前述熱處理方法中，所述第一道時效工藝參數：室溫入爐，升溫60min，加熱溫度720℃，保溫960min，空冷或快速冷卻；第二道時效工藝參數：室溫入爐，升溫50min，加熱溫度650～680℃，保溫960min，空冷或快速冷卻。

前述熱處理方法中，所述時效采用單室真空氣淬爐，爐溫均勻性±10℃，控溫精度±5℃，加熱保溫期間真空度控制在0.13～1.3Pa范圍內。入爐前對零件進行清洗并烘干。

與現有的GH2132螺栓常規熱處理技術相比，本發明采用一道固溶工藝加兩道時效工藝的熱處理方法，通過固溶參數的選取來保證晶粒度合格，通過兩道時效來增加γ′強化相的數量，并且通過第二道時效來獲得尺寸更小、彌散度更大的γ′強化相。而常規熱處理只有一道時效，且時效后的的γ′尺寸只有一種。相比之下，兩道時效后析出的的γ′體積分數更大，擁有兩種不同尺寸的γ′強化相，強烈阻礙位錯在γ奧氏體基體里的運動，使得GH2132螺栓的高溫持久性能得到大幅度提高，保證了疲勞性能和使用安全性。從而成功解決了常規熱處理生產時常出現晶粒度與高溫持久不能同時保證的技術難題。因此，本發明可在航空發動機GH2132螺栓領域進行推廣。

實驗例

試驗檢測數據如下：

1、晶粒度

三個熱處理制度后的晶粒度均為6級。

、持久性能

3、疲勞壽命。

具體實施方式