[發明專利]提升亞固溶處理后GH4738合金鍛件強度穩定性的方法

有效

• 申請號: 202110795829.5
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113604760B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 鄭磊;劉紅亮;趙鑫;董建;孟曄
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C22C19/05
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及一種提升亞固溶處理后GH4738合金鍛件強度穩定性的方法，屬于高溫合金熱處理的技術領域。本發明的技術方案如下：將GH4738合金鍛件加熱至1000?1040℃進行亞固溶處理8?12min，冷卻至200℃以下后出爐；隨后將GH4738合金鍛件加熱至740?770℃進行時效處理12?16h并空冷至室溫。該熱處理工藝固溶處理時間較短，在保證γ′相充分回溶的前提下，最大程度上限制了晶粒的長大，保留了鍛件細小的晶粒組織。此外，該熱處理方法所述固溶處理與時效處理之間匹配良好，得到的γ′強化相分布均勻，在提升合金強度穩定性方面具有意想不到的效果。處理后合金鍛件室溫及540℃高溫下屈服強度的標準差分別為5.3和5.7MPa，較工藝優化之前分別可降低50％和56％。

技術領域

本發明涉及高溫合金材料熱處理技術領域，具體為一種提升亞固溶處理后GH4738合金鍛件強度穩定性的方法。

背景技術

經濟的快速發展離不開大量電能的消耗，而我國超過70％的發電量來自于燃煤火力發電。燃煤火力發電在消耗不可再生的自然資源的同時，還會排放大量的二氧化碳、氮化物、硫化物等污染物。在環保減排的背景下，提高火力發電效率勢在必行。通過提高工作溫度來提升大容量火電機組的熱效率是實現煤炭資源清潔高效利用的最直接有效的措施，因此目前世界多個國家正在大力發展700℃先進超超臨界火力機組及其配套的合金材料。

由于奧氏體耐熱鋼的承溫能力有限，鎳基高溫合金在高溫下具有優良的綜合性能而有望應用于超超臨界機組的高溫關鍵部件。GH4738作為一種γ′相強化型變形鎳基合金，在700-800℃之間具有較高的屈服強度和抗疲勞性能，且在870℃以下的燃氣氣氛中具有良好的抗腐蝕性能，因此是一種重要的鍛造零部件備選材料。

作為一種多晶的析出強化型鎳基合金，γ′相析出強化以及晶界強化是GH4738合金的兩種主要強化手段，而這兩方面的強化效果高低主要通過熱處理工藝進行調控。在高溫鍛造過程中動態再結晶不斷進行，因此成形后的GH4738合金鍛件擁有細小均勻的晶粒組織。然而由于此時合金基體內的γ′相并未完全析出，GH4738合金鍛件在服役之前還需進行亞固溶及時效處理，優化γ′相的分布，強化合金基體。

GH4738合金鍛件進行亞固溶處理的主要目的是讓γ′強化相等析出相充分回溶到基體中，為下一步時效處理時析出相的均勻析出做準備。如果固溶處理時間短，析出相不能充分回溶，會導致時效處理后析出相尺寸分布不均勻；如果固溶處理時間過長，晶粒易發生異常長大，破壞鍛件已有的均勻細小的晶粒組織。因此固溶處理時間過短或過長均會導致合金微觀組織的不均勻，進而降低合金的強度穩定性。通過優化合金的固溶處理時間，提高時效處理后合金組織和力學性能的穩定性是提升合金服役安全性及服役穩定性的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提升亞固溶處理后GH4738合金鍛件強度穩定性的方法，以提升合金鍛件的服役安全性和穩定性。

本發明所述的提升亞固溶處理后GH4738合金鍛件強度穩定性的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將GH4738合金鍛件放進加熱爐，加熱進行亞固溶處理，其中亞固溶處理溫度為1000-1040℃，保溫時間為8-12min，冷卻至200℃以下后出爐；

步驟二：將亞固溶處理后的GH4738合金鍛件放進加熱爐，加熱至740-770℃進行時效處理12-16h，隨后空冷至室溫。

進一步地，步驟一和步驟二中所述的合金鍛件放進熱處理爐之后隨爐升溫至目標溫度，升溫速率為15-25℃/min。

進一步地，步驟一中亞固溶處理完成后，加熱爐通0.1-0.2MPa的空氣對合金鍛件進行冷卻。

進一步地，采用本發明所述熱處理工藝處理后的GH4738合金鍛件力學性能穩定性提升明顯，其中室溫和540℃條件下屈服強度標準差值較工藝優化之前分別可降低50％和56％。