[發明專利]降低GH4096合金薄壁盤環件內部殘余應力的熱處理方法和裝置

有效

• 申請號: 202011106890.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112226710B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 白云瑞;鐘燕;田偉;郭會明;吳晨;李佳佳;劉硯飛;付銳;何健
• 申請（專利權）人: 中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C21D9/40;C21D9/00;C21D1/667;C21D1/62;C22C19/05
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發明提供一種降低GH4096合金盤環鍛件內部殘余應力熱處理方法和裝置，該裝置包括平臺底座(1)、回轉支撐(2)、旋轉工作臺(3)、減速機(5)、電機(6)、風機(7)、風機支架(8)、控制面板(9)、噴霧裝置(11)。可以提高工件冷卻過程的均勻性，保證工藝的一致性，使熱處理后工件的性能更加穩定，殘余應力更低。

技術領域

本發明屬于金屬熱處理技術領域，涉及一種降低GH4096合金薄壁盤環件內部殘余應力的熱處理方法和裝置。

背景技術

盤、環件通常用作高速轉動件，例如航空發動機盤、車輪等，這類零件對性能的均勻性要求非常高。為了控制零件的淬火殘余應力，目前越來越多的零件毛坯要求風冷，對冷卻均勻性和風速的精確控制也提出了更高的要求。目前常用的風冷裝置通常將工件放置平臺和風機平行放置，工件利用風機吹出的橫向風進行冷卻，這種冷卻方式造成熱處理工件面對工件一側冷卻較快，而背對風機的一側冷卻較慢，由于冷卻不均勻導致性能存在差異。有些裝置采用旋轉工作平臺，解決了徑向上的冷卻不均問題，但工件的上下表面還存在較大的差異，這種差異引起的性能波動對要求苛刻的航空發動機轉動件也會造成一定的使用風險。

GH4096合金是航空發動機常用材料，通常用來制備盤環鍛件，該合金傳統的固溶冷卻方式是油冷，然而油冷的GH4096合金鍛件時效處理后在制備薄壁類零件時容易出現冷加工變形問題，導致零件尺寸公差難以保證。鍛件中存在較大的殘余應力是造成冷加工變形的重要因素，因此，只有鍛件的內部殘余應力降低到一定水平，才能從根本上解決零件加工變形問題。GH4096合金鍛件主要在固溶處理后的冷卻過程產生內部殘余應力，為了降低內部殘余應力需要提高固溶后工件各部位冷卻速度的一致性，但只采用風冷會使工件的冷卻速度降低從而降低材料性能。

發明內容

本發明的目的：提供一種降低GH4096合金盤環鍛件內部殘余應力熱處理方法和裝置，可以提高工件冷卻過程的均勻性，保證工藝的一致性，使熱處理后工件的性能更加穩定，殘余應力更低。

本發明涉及的GH4096合金成分(質量百分比)為：C：0.005-0.06；Cr：15.0-16.5；Co：12.5-13.5；W：3.8-4.2；Mo：3.8-4.2；Al：2.0-2.4；Ti：3.5-3.9；Nb：0.6-1.0；Zr：0.025-0.050；B：0.006-0.015；Ni：余。

本發明的技術方案：一方面，提供一種降低GH4096合金薄壁盤環件內部殘余應力的裝置，所述裝置包括平臺底座1、回轉支撐2、旋轉工作臺3、減速機5、電機6、風機7、風機支架8、控制面板9、噴霧裝置11；

回轉支撐2位于平臺底座1上方，并與平臺底座1轉動連接；電機6固定于平臺底座1，電機6的輸出端與減速機5連接；減速機5與回轉支撐2連接，帶動回轉支撐2轉動；回轉支撐2上端設置有旋轉工作臺3，旋轉工作臺3用于支撐工件4；

風機7安裝于風機支架8，并由控制面板9進行控制；風機7進風口處設置有噴霧裝置11；噴霧裝置11安裝于風機支架8，用于向風機7進風口處噴射冷卻液體。

進一步地，旋轉工作臺3上設置有擋塊，用于對工件4進行徑向限位。

進一步地，所述裝置包括兩個風機7，兩個風機7風向的角度夾角為R，R為20°～80°。

進一步地，旋轉工作臺3上表面設置有多個半圓形墊塊，用于對工件4進行支撐。

另一方面，提供一種降低GH4096合金薄壁盤環件內部殘余應力的方法，利用如上所述的裝置，所述方法包括：

將工件4在熱處理爐中進行固溶處理，熱處理溫度為1050℃-1080℃、保溫時間為2-6小時；工件4為GH4096合金；