[發(fā)明專利]一種可消除高溫合金中溫脆性的強(qiáng)韌化熱處理工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210880047.6
• 申請(qǐng)日: 2022-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115011768B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)靖博;谷月峰;袁勇;楊征
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華能國(guó)際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): C21D1/34
• 分類號(hào): C21D1/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開(kāi)一種可消除高溫合金中溫脆性的強(qiáng)韌化熱處理工藝，包括以下步驟：將高溫合金在晶內(nèi)析出相γ’完全溶解溫度以上0℃?350℃保溫0.5h?10h后，經(jīng)高溫冷卻階段和低溫冷卻階段再冷卻至室溫；高溫冷卻階段：自γ’析出起始溫度起冷卻至晶內(nèi)析出相析出起始溫度以下1℃?200℃之前，平均冷卻速率為0.1℃/min?20℃/min；低溫冷卻階段：自高溫冷卻階段結(jié)束起冷卻至γ’析出終止溫度之前，平均冷卻速率不低于2℃/min。經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述強(qiáng)韌化處理后，合金強(qiáng)度與峰值時(shí)效態(tài)合金強(qiáng)度達(dá)到同一水平，且在其中溫脆性區(qū)無(wú)明顯的塑性下降現(xiàn)象，與傳統(tǒng)的熱處理工藝相比，其在中溫脆性區(qū)延伸率提高50％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可消除高溫合金中溫脆性的強(qiáng)韌化熱處理工藝。

背景技術(shù)

高溫合金因其優(yōu)異的高溫強(qiáng)度性能而在能源、化工、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，然而其在中溫區(qū)的塑性顯著降低現(xiàn)象成為制約其工程化推廣的重要因素。大量研究表明，高溫合金在500℃-900℃范圍內(nèi)將出現(xiàn)脆性急劇上升現(xiàn)象，一起作為高溫承壓部件使用時(shí)可能會(huì)造成部件的早期失效，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的服役構(gòu)成巨大安全隱患。

以往研究證實(shí)，高溫合金的中溫脆性一般產(chǎn)生于其服役的最初階段。目前有關(guān)中溫脆性的形成機(jī)制仍存在爭(zhēng)議，但一般認(rèn)為其與晶界或相界的微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)。合理調(diào)控界面強(qiáng)度，抑制裂紋萌生與擴(kuò)展一直是高溫合金開(kāi)發(fā)與推廣的關(guān)鍵研究技術(shù)領(lǐng)域之一。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可消除高溫合金中溫脆性的強(qiáng)韌化熱處理工藝。

為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種可消除高溫合金中溫脆性的強(qiáng)韌化熱處理工藝，將高溫合金在晶內(nèi)析出相γ’完全溶解溫度以上0℃-350℃保溫0.5h-10h后，經(jīng)高溫冷卻階段和低溫冷卻階段再冷卻至室溫；其中，

高溫冷卻階段：自晶內(nèi)析出相γ’析出起始溫度起冷卻至晶內(nèi)析出相γ’析出起始溫度以下1℃-200℃之前，平均冷卻速率為0.1℃/min-20℃/min；

低溫冷卻階段：自高溫冷卻階段結(jié)束起冷卻至γ’析出終止溫度之前，平均冷卻速率不低于2℃/min。

進(jìn)一步的，高溫合金中晶內(nèi)析出相γ’具有L1₂結(jié)構(gòu)，符合A3B型原子配比，其中，A元素為Ni、Fe、Co或Mn，B元素為Al、Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr或Hf。

進(jìn)一步的，保溫時(shí)，若溫度低于的晶界析出相形核溫度，則保溫時(shí)間不超過(guò)5h。

進(jìn)一步的，高溫冷卻階段的冷卻速率非恒定時(shí)，在任一時(shí)刻的瞬時(shí)冷卻速率不低于0.01℃/min。

進(jìn)一步的，高溫冷卻階段結(jié)束后合金晶粒內(nèi)部存在晶內(nèi)析出相γ’，晶內(nèi)析出相平均尺寸不低于20nm，體積分?jǐn)?shù)不低于5％。

進(jìn)一步的，低溫冷卻階段的冷卻速率非恒定時(shí)，在任一時(shí)刻的瞬時(shí)冷卻速率不低于0.1℃/min。

進(jìn)一步的，高溫冷卻階段結(jié)束后合金晶內(nèi)晶內(nèi)析出相γ’呈雙峰分布，其中，平均直徑不低于30nm的顆粒為較大尺寸γ’顆粒，平均直徑不高于20nm的顆粒為較小尺寸γ’顆粒，且較大尺寸γ’顆粒與較小尺寸γ’顆粒平均直徑比不低于5倍。

進(jìn)一步的，低溫冷卻階段結(jié)束后進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為0h-150h，然后冷卻至室溫。

進(jìn)一步的，低溫冷卻階段結(jié)束后采用水冷、空冷、油冷或爐冷的方式冷卻至室溫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：