[發(fā)明專利]一種GH159螺栓頭部加工方法

在審

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• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107287404A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊開倫;裴烈勇;張永香;戴愛麗;賈福生
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州航天精工制造有限公司
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D1/42
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所52100
• 代理人: 劉楠,李余江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空用1795MPa級別GH159(MP159)螺栓制造加工工藝領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)代高溫合金，包括鐵基、鎳基、鈷基高溫合金，其中GH159是在國外多相鈷基高溫合金(MP合金)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型高強度多相鈷基高溫合金，等效于美系牌號MP159。它主要特點是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片狀ε相來阻止位錯的長程運動而產(chǎn)生強化，再經(jīng)過時效處理析出彌散的Ni₃X相補充強化。該合金具有超高強度，良好的塑性韌性和高的應(yīng)力腐蝕等綜合性能，并且在593℃的高溫下仍能保持其高強度的特性。該合金可廣泛用于航空發(fā)動機的高溫緊固件螺栓等零件，該合金原材料主要以(固溶+冷拉)狀態(tài)供應(yīng)，按標(biāo)準(zhǔn)時效制度時效后強度σb≥1795MPa。

航空用1795MPa級別GH159螺栓制造規(guī)范規(guī)定螺栓頭部必須采用熱鐓成型，獲得良好金屬流線以提高其綜合使用性能。但是，在實際生產(chǎn)中，采用常規(guī)的一次高頻感應(yīng)加熱后熱鐓再時效的頭部鐓制加工方法，螺栓頭部端面硬度只有HRC38～40,不能完全保證1795Mpa級別GH159(MP159)螺栓拉伸試驗σb≥1795MPa，特別是頭部厚度較薄的螺栓，按常規(guī)熱鐓時效后進行拉伸試驗時室溫拉伸強度未達1795MPa就發(fā)生頭部拉脫現(xiàn)象。究其原因，該合金材料主要強化手段為冷變形強化+時效強化的雙重強化方式，采用常規(guī)的一次高頻感應(yīng)加熱后熱鐓再時效的頭部加工方法，由于加熱溫度高，頭部變形部位在熱鐓過程中發(fā)生了回復(fù)再結(jié)晶，冷變形強化遭到嚴(yán)重削弱，經(jīng)時效后其頭部的硬度、強度遠遠低于桿部的硬度、強度。最終導(dǎo)致室溫拉伸試驗抗拉強度未達1795Mpa時出現(xiàn)頭部脫帽現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是采用常規(guī)的一次高頻感應(yīng)加熱后熱鐓的頭部加工方法不能保證1795Mpa級別GH159(MP159)螺栓整體能承受σb≥1795MPa的技術(shù)要求，尤其是頭部厚度較薄螺栓。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明提出了一種GH159螺栓頭部加工方法，是先對螺栓需要成型的部位采用高頻感應(yīng)加熱固溶水冷處理，然后采用高頻感應(yīng)低溫加熱鐓壓頭部成型，頭部成型后螺栓按標(biāo)準(zhǔn)進行時效處理的加工方法。可保證GH159(MP159)螺栓頭部能承受1795MPa拉應(yīng)力，確保螺栓做拉伸試驗時滿足σb≥1795MPa。

進一步的，固溶水冷處理的高頻感應(yīng)加熱溫度應(yīng)控制在1050℃～1100℃，感應(yīng)線圈內(nèi)徑、加熱時間和加熱電流根據(jù)螺栓規(guī)格大小確定；鐓壓時的高頻感應(yīng)低溫加熱溫度應(yīng)控制在800℃～900℃，感應(yīng)線圈內(nèi)徑和加熱時間與高頻感應(yīng)加熱固溶水冷處理時保持不變，加熱電流為固溶高頻感應(yīng)加熱時的2/3。

在上述技術(shù)方案中，必須嚴(yán)格控制模具溫度和水的溫度，以保證冷卻過程的一致性，從而保證機械性能的一致性。

與常規(guī)的一次高頻感應(yīng)加熱后熱鐓的GH159(MP159)螺栓頭部加工方法相比，本發(fā)明采用先對螺栓需要成型的部位采用高頻感應(yīng)加熱固溶水冷處理，然后高頻感應(yīng)低溫加熱鐓壓頭部成型，頭部成型后螺栓按標(biāo)準(zhǔn)進行時效處理的加工方法。通過溫鐓加熱前對需要成型的部位采用高頻感應(yīng)加熱固溶水冷處理，將原材料需要成型部位的硬度降至HRC30左右，為后續(xù)螺栓頭部鐓制成型提供了良好的塑性。隨后進行高頻感應(yīng)低溫加熱鐓壓頭部成型，溫度選擇在GH159變形再結(jié)晶溫度以下是為了保留低溫形變強化效果，結(jié)合最后時效強化處理形成“形變強化+時效強化”的雙重強化效果，而且頭部鐓制的變形量高于GH159原材料冷拉變形量。使螺栓頭部強度得到大幅度提升，硬度達HRC46以上，頭部強度接近桿部強度，從而保證GH159(MP159)螺栓頭部能承載1795MPa拉應(yīng)力，確保螺栓整體能承受σb≥1795MPa的技術(shù)要求。

本發(fā)明成功解決了采用常規(guī)的一次高頻感應(yīng)加熱后熱鐓加工方法不能保證1795Mpa級別GH159(MP159)螺栓拉伸試驗σb≥1795MPa，特別是頭部厚度較薄螺栓的室溫拉伸強度不達標(biāo)的技術(shù)難題。因此，本發(fā)明可在航空用GH159(MP159)螺栓制造加工領(lǐng)域進行推廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的GH159螺栓結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。