[發明專利]一種使GH4169螺栓中δ相呈梯度析出的方法

有效

• 申請號: 201710081379.7
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106834991B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 梁宇;梁益龍;向嵩;朱學儒;申佳林;歐枚桂
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C21D9/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠;朱法恒

本發明公開了一種使GH4169螺栓中δ相呈梯度析出的方法，該方法是首先將GH4169合金螺栓在940～1020℃下保溫5～60min進行完全固溶處理，然后進行表層變形處理，隨后進行析出相熱處理，之后以1～10℃/min的冷速降溫到620℃進行8h穩定化時效處理即可。通過本發明的方法可使GH4169螺栓表層δ相含量高，從表層到心部δ相含量降低，從而解決常溫下使用的GH4169合金螺栓疲勞壽命與可靠性要求的問題。

技術領域

本發明涉及一種使GH4169螺栓中δ相呈梯度析出的方法，屬于機械零部件制造技術領域。

背景技術

高強度對接螺栓的制造一方面要保證高的強度指標，另一方面還需要較高的疲勞壽命。常規條件使用的高強螺栓的制造主要采用各類沉淀硬化不銹鋼，而一些航空用發動機則會選用高溫合金、鈦合金來滿足高溫條件下緊固件的服役要求。

GH4169合金螺栓是一種在高溫條件下服役的緊固件，但隨著對環境以及材料的認識，發現GH4169合金在常溫條件下具有極高的抗腐蝕性，以及較低的腐蝕敏感性，因此采用GH4169合金進行常溫用高強度對接螺栓的制造，能夠滿足很多，比如風力發電機、飛機機身、海洋平臺等常溫條件下緊固件的服役需要。

GH4169合金中有三種主要的相，γ′、γ″和δ相，其中γ′、γ″是合金中的主要強化相，其數量形態對力學性能的影響已經有大量報道。而δ相是GH4169合金中的一種穩定相，該合金在高溫條件下的使用主要因為其能釘扎住晶界，防止在高溫服役條件下晶界的推移，提高GH4169合金構件的蠕變、持久性能。

常溫下使用的GH4169螺栓則不需要δ相來提高材料蠕變持久性能，但δ相具有降低缺口敏感性的作用。因此，GH4169螺栓在常溫下的作用與在高溫下的作用完全不一樣，即GH4169合金構件在常溫下與在高溫下服役的組織條件需求是不一樣的。這需要重新認識原有的組織控制技術方案，提出一種符合GH4169螺栓在常溫下使用的組織控制技術方案。

在GH4169合金中，主要強化相為亞穩的γ(體心四方DO₂₂)成分為Ni₃Nb，穩定相δ相(有序正交DO_a)的化學式也是Ni₃Nb，其中作為主要合金元素Nb的分配則是決定γ與δ含量的關鍵，比如Nb主要形成δ相，則強化相γ含量則明顯降低。因此，需要γ與δ含量保持在一種合理的分布狀態，充分發揮γ相的強化能力，發揮δ相降低缺口疲勞敏感性的能力。由此，從相的分布來說，對疲勞性能影響最大的表面位置(因為疲勞裂紋主要萌生在構件表面)，需要其具有一定δ相含量，而在心部則主要是以強化相γ為主，因此設計一種表層δ相含量高，到心部降低的組織結構則能較好地滿足常溫下使用的GH4169螺栓組織要求。為了滿足這種δ相梯度組織結構的控制要求，則需要了解各種相的析出條件，進行有針對性的制定方案。

發明內容

本發明根據GH4169合金螺栓中不同相的析出產生的影響規律進行創新，提供了一種使GH4169螺栓中δ相呈梯度析出的方法，通過該方法使GH4169螺栓表層δ相含量高，從表層到心部δ相含量降低，從而解決常溫下使用的GH4169合金螺栓疲勞壽命與可靠性要求的問題。

本發明的技術方案：一種使GH4169螺栓中δ相呈梯度析出的方法，該方法是首先將GH4169合金螺栓在940～1020℃下保溫5～60min進行完全固溶處理，然后進行表層變形處理，隨后進行析出相熱處理，之后以1～10℃/min的冷速降溫到620℃進行8h穩定化時效處理即可。

上述方法中，所述表層變形處理是采用高壓水射流技術在螺栓的應力集中區域進行噴壓操作，作用水壓力為10～500MPa，以100～1000mm/min的移動速率連續噴過需要處理的螺栓部位。

上述方法中，所述析出相熱處理是將螺栓在780～940℃進行20～480min的保溫處理。