[發(fā)明專(zhuān)利]一種細(xì)化大尺寸GH4738鑄錠中的碳化物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110039125.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112359218B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊樹(shù)峰;楊曙磊;趙朋;曲敬龍;王寧;杜金輝;榮義;劉威;谷雨;周揚(yáng);徐志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);北京鋼研高納科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22B9/20
• 分類(lèi)號(hào): C22B9/20;C22B9/05;C22C1/02
• 代理公司: 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 劉曉

本發(fā)明涉及一種細(xì)化大尺寸GH4738鑄錠中的碳化物的方法。所述方法：準(zhǔn)備原材料；將原材料進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉，得到感應(yīng)熔煉鑄錠；將感應(yīng)熔煉鑄錠作為自耗電極依次按照起弧階段、穩(wěn)定熔煉階段和熱封頂階段進(jìn)行真空自耗熔煉；真空自耗熔煉結(jié)束后爐冷、脫錠，得到細(xì)化了碳化物的GH4738鑄錠；通過(guò)嚴(yán)格控制真空感應(yīng)熔煉鑄錠中的氮含量，真空自耗熔煉過(guò)程中的合理的熔煉速率，配合He氣冷卻系統(tǒng)，以減少GH4738鑄錠中的碳偏析，細(xì)化晶粒，促進(jìn)TiN均質(zhì)形核，從而達(dá)到細(xì)化GH4738鑄錠中的碳化物尺寸的效果。本發(fā)明方法可有效降低合金中的氮含量，細(xì)化GH4738鑄錠中的碳化物的尺寸，提高GH4738鑄錠的機(jī)械性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫合金制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種細(xì)化大尺寸GH4738鑄錠中的碳化物的方法。

背景技術(shù)

GH4738高溫合金在760~870℃具有良好的屈服強(qiáng)度和抗疲勞性能，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片等熱端部件。碳化物是高溫合金組織中的重要組成部分，對(duì)高溫合金的性能有著重要的影響。碳化物在合金中具有雙重作用，一方面，可以強(qiáng)化晶界，在受力變形過(guò)程中起到釘扎作用，另一方面，大尺寸碳化物破壞了合金的連續(xù)性，作為裂紋的萌生起點(diǎn)降低合金的機(jī)械性能。大尺寸碳化物形成機(jī)制分為兩種，一種是在合金冶煉凝固過(guò)程中從晶界處析出而形成，另一種是通過(guò)氮化物作為形核質(zhì)點(diǎn)，隨著凝固的進(jìn)行而逐漸長(zhǎng)大。而冶煉大錠型GH4738高溫合金大尺寸碳化物的析出問(wèn)題尤為突出。碳化物具有尺寸大、硬度高、熔點(diǎn)高、形狀不規(guī)則等特點(diǎn)，在熱處理過(guò)程中難以通過(guò)回熔降低其危害。因此，需從凝固過(guò)程中控制其析出尺寸，從根本上解決大尺寸碳化物難以消除的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)常采用三聯(lián)（真空感應(yīng)熔煉+電渣重熔+真空自耗熔煉）或雙聯(lián)工藝冶煉生產(chǎn)GH4738高溫合金。目前，采用雙聯(lián)（真空感應(yīng)熔煉+電渣重熔）工藝針對(duì)變形高溫合金中異質(zhì)形核第二相粒子的細(xì)化已有應(yīng)用，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN109295330A公開(kāi)了一種細(xì)化鎳基變形高溫合金中氮化物系夾雜物的方法，其具體公開(kāi)了一種通過(guò)真空感應(yīng)熔煉和真空電渣重熔細(xì)化變形高溫合金中的氮化物的冶煉工藝。大錠型GH4738高溫合金往往采用的是以真空自耗熔煉為最終熔煉環(huán)節(jié)的雙聯(lián)或三聯(lián)工藝，而針對(duì)GH4738鑄錠中大尺寸碳化物細(xì)化的熔煉工藝還未有報(bào)道。

因此，如何細(xì)化大尺寸GH4738鑄錠中的大尺寸碳化物是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種細(xì)化大尺寸GH4738鑄錠中的碳化物的方法。本發(fā)明方法可有效降低合金中的氮含量，細(xì)化大尺寸GH4738鑄錠中的碳化物的尺寸，從而提高GH4738鑄錠（大錠型GH4738高溫合金）的機(jī)械性能；本發(fā)明提供了一套特別適用于規(guī)格為3~6噸，直徑為560~710mm的GH4738鑄錠的熔煉工藝。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種細(xì)化大尺寸GH4738鑄錠中的碳化物的方法，所述方法包括如下步驟：

（1）提供用于制備GH4738鑄錠的原材料；

（2）將所述原材料進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉；在所述真空感應(yīng)熔煉的過(guò)程中，將所述原材料依次經(jīng)化料和精煉后，在澆注前進(jìn)行保溫處理20~30min，然后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行澆注，得到感應(yīng)熔煉鑄錠；所述感應(yīng)熔煉鑄錠的直徑為508~638mm；

（3）將所述感應(yīng)熔煉鑄錠進(jìn)行表面處理后作為自耗電極，然后將所述自耗電極置于真空自耗爐內(nèi)依次按照如下三個(gè)階段進(jìn)行真空自耗熔煉：

起弧階段：所述起弧階段依次包括電壓電流增大階段和熔池穩(wěn)定階段；在所述電壓電流增大階段，設(shè)定初始電壓為23.0~26.0V，初始電流為3.2~3.5kA，電壓和電流隨著熔煉時(shí)間逐漸增大直至進(jìn)入所述熔池穩(wěn)定階段；在所述熔池穩(wěn)定階段，電壓穩(wěn)定為26.0~28.5V，電流穩(wěn)定為8.2~8.7kA；所述電壓電流增大階段的時(shí)間為90~100min，所述熔池穩(wěn)定階段的時(shí)間為30~40min，所述起弧階段的總時(shí)間為120~140min；