Fe-Ni基超耐热合金的制造方法技术

提供了一种Fe‑Ni基超耐热合金的制造方法，由此变得可以抑制异常晶粒生长从而生产ASTM晶粒尺寸号为9以上的微细晶粒结构。一种Fe‑Ni基超耐热合金的制造方法，所述方法至少包括对具有特定的化学组成的材料进行热加工的热加工工序，其中所述热加工工序至少包括以在所述材料的全部区域中可以满足由式：[等效应变]≥0.139×[等效应变速度(/秒)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种Fe-Ni基超耐热合金(Fe-Nibasedheat-resistantsuperalloy)的制造方法。
技术介绍
由于其优异的机械特性，已经广泛地使用作为用于航空器和发电用燃气轮机中的Fe-Ni基超耐热合金的合金718。特别地，喷气发动机和燃气轮机中的大的旋转部件需要高的疲劳强度。因此，需要用于这样的部件的合金718通过使晶粒均匀地微细化而具有进一步提高的疲劳强度。为了使晶粒均匀地微细化，钢坯(billet)通常由合金718的锭(ingot)制备，然后通过利用δ相的钉扎效应(pinningeffect)在930至1010℃的温度范围内进行热加工从而形成微细的再结晶的结构，并且钢坯然后进行固溶化处理(固溶化热处理)和时效处理，或直接进行时效处理。然而，当通过例如闭模锻造(closeddieforging)或环轧(ringrolling)在低的应变条件下进行热加工时，异常晶粒生长(abnormalgraingrowth，下文称为AGG)会发生并且晶粒在热加工、热加工后的冷却、或热加工后的固溶化处理期间超越δ相的钉扎而迅速粗大化。当这样的AGG如图2中示出发生时，破坏了均匀的微细结构，由此疲劳特性恶化。根据专利文献1，认定了防止AGG的影响因子，并且将0.125以上的应变施加于部件的全部区域中从而避免AGG。现有技术列表专利文献专利文献1：日本特开JP2001-123257A
技术实现思路
专利技术要解决的问题当合金718用于疲劳强度重要的部件时，必要的是，调节合金的结构从而具有ASTM晶粒尺寸号为9号以上的均匀且非常微细的晶粒结构。公开于专利文献1中的技术就当合金718的部件的全部区域在热锻造工序期间在低的应变条件下赋予有0.125以上的应变时可以在接着的固溶化处理期间避免AGG发生而言是优异的。热加工包括例如，闭模锻造和环轧，并且在这样的加工过程中，将合金718在各种应变速度下赋予有应变。例如，当将合金718在低的应变速度的条件下赋予有约0.125的应变时，合金718通常会在AGG依然发生的区域中进行热加工并且不会获得微细的晶粒结构。当合金718用于进行闭模锻造或环轧的大型锻造制品和环轧制品时，该问题变得特别明显。本专利技术的目的是提供其中抑制AGG并且其中具有ASTM晶粒尺寸号为9号以上的微细的晶粒结构的Fe-Ni基超耐热合金的制造方法。用于解决问题的方案鉴于上述问题做出了本专利技术。本专利技术涉及一种Fe-Ni基超耐热合金的制造方法，所述Fe-Ni基超耐热合金具有包括以下的组成：0.08质量％以下的C、0.35质量％以下的Si、0.35质量％以下的Mn、0.015质量％以下的P、0.015质量％以下的S、50.0至55.0质量％的Ni、17.0至21.0质量％的Cr、2.8至3.3质量％的Mo、1.0质量％以下的Co、0.30质量％以下的Cu、0.20至0.80质量％的Al、0.65至1.15质量％的Ti、4.75至5.50质量％的Nb+Ta、0.006质量％以下的B、以及余量的Fe和不可避免的杂质，所述制造方法至少包括其中将具有上述组成的材料进行热加工的热加工工序，其中上述热加工工序至少包括以在所述材料的全部区域中满足(等效应变)≥0.139×(等效应变速度(/秒))-0.30的关系的方式在930至1010℃下将所述材料进行热加工的工序。同时，根据本专利技术的Fe-Ni基超耐热合金的制造方法可以包括其中将所述材料在950至1000℃的范围内进行0.5至10小时的固溶化处理的固溶化处理工序。进一步，根据本专利技术的Fe-Ni基超耐热合金的制造方法可以包括其中将所述材料在所述热加工工序后且在所述固溶化处理工序前在600至930℃的范围内进行5至60小时的热处理的热处理工序。根据本专利技术的Fe-Ni基超耐热合金的制造方法还可以包括其中将所述材料在所述固溶化处理工序后在700至750℃的范围内进行2至20小时的第一时效处理的第一时效处理工序。另外，根据本专利技术的Fe-Ni基超耐热合金的制造方法可以包括其中将所述材料在所述第一时效处理工序后在600至650℃的范围内进行2至20小时的第二时效处理的第二时效处理工序。专利技术的效果根据本专利技术，可以避免Fe-Ni基超耐热合金的AGG，并且可以获得ASTM晶粒尺寸号为9号以上的均匀且微细的晶粒结构。通过使用以上Fe-Ni基超耐热合金制备的喷气发动机和燃气轮机构件等可以提高疲劳特性的可靠性。附图说明图1是示出由等效应变和等效应变速度的关系影响的金属结构的关系的图。图2是异常晶粒生长的金属结构照片。图3是小压缩试验片的侧面示意图。具体实施方式以下将详细讨论根据本专利技术的Fe-Ni基超耐热合金的制造方法。然而，本专利技术决不受以下说明的实施例限制。本专利技术至少包括其中将具有规定的合金组成的Fe-Ni基超耐热合金的材料进行热加工的热加工工序。在例如热锻造等的热加工工序中，异常晶粒生长通过使对于闭模锻造和环轧等的各种应变速度的热加工条件最优化来防止。以下将说明热加工工序的具体实例。已知本专利技术中规定的Fe-Ni基超耐热合金的合金组成为根据JIS-G4901的NCF718合金(Fe-Ni基超耐热合金)的合金组成，由此，省略了对该组成的详细说明。在这点上，术语“4.75至5.50质量％的Nb+Ta”意味着Nb和Ta在Fe-Ni基超耐热合金的组成中总计占有4.75至5.50质量％。热加工工序为了获得具有微细的晶粒结构的Fe-Ni基超耐热合金，将Fe-Ni基超耐热合金的材料在930至1010℃的温度范围内进行热加工。在以上温度范围内使用材料可以在例如热锻造等的热加工期间促进再结晶。如果热加工前的上述材料的温度低于930℃，则材料在热加工期间难以再结晶。另一方面，如果热加工前的材料的温度超过1010℃，则在热加工期间促进材料的再结晶，但所得再结晶的晶粒变得尺寸大，以致变得难以获得微细的晶粒。微细的晶体的再结晶可以通过将热加工前的材料的温度控制在930至1010℃，优选950至1000℃来促进。Fe-Ni基超耐热合金可以例如在热加工之前加热至930至1010℃的温度。根据本专利技术，热加工的条件是在930至1010℃的温度范围内在Fe-Ni基超耐热合金的以上材料的全部区域中满足(等效应变)≥0.139×(等效应变速度(/秒))-0.30的关系。以上关系式应用于推测为在除了包括闭模锻造、热模锻造和恒温锻造的热锻造以外的例如环形轧制(ringmilling)等的热加工中的等效应变为5以下和等效应变速度为0.0001至10/秒。等效应变的上限优选4，更优选3.5。等效应变速度的下限优选0.001/秒，更优选0.005/秒。等效应变速度的上限优选5/秒，更优选1/秒。等效应变和等效应变速度各自表示通过六轴要素的垂直和剪切应变转换为单轴获得的应变和应变速度。当热加工前晶粒尺寸以依照ASTM确定的晶粒尺寸号计为约8以上时，异常晶粒生长(AGG)发生，并且如果初始晶粒较微细，则感受性(sensitivity)趋于增加。根据本专利技术人的研究，如果应变速度较小，则发生AGG的范围(B)趋于如图1示出扩展。该趋势归因于以下事实：在低的应变速度条件下，例如在闭模锻造期间发生的动态再结晶中，应变再次累积，以致使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Fe‑Ni基超耐热合金的制造方法，所述Fe‑Ni基超耐热合金具有包括以下的组成：0.08质量％以下的C、0.35质量％以下的Si、0.35质量％以下的Mn、0.015质量％以下的P、0.015质量％以下的S、50.0至55.0质量％的Ni、17.0至21.0质量％的Cr、2.8至3.3质量％的Mo、1.0质量％以下的Co、0.30质量％以下的Cu、0.20至0.80质量％的Al、0.65至1.15质量％的Ti、4.75至5.50质量％的Nb+Ta、0.006质量％以下的B、以及余量的Fe和不可避免的杂质，所述制造方法至少包括其中将具有上述组成的材料进行热加工的热加工工序，其中所述热加工工序至少包括以在所述材料的全部区域中满足(等效应变)≥0.139×(等效应变速度(/秒))‑0.30的关系的方式在930至1010℃下将所述材料进行热加工。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-071422;2014.09.30 JP PCT/JP20141.一种Fe-Ni基超耐热合金的制造方法，所述Fe-Ni基超耐热合金具有包括以下的组成：0.08质量％以下的C、0.35质量％以下的Si、0.35质量％以下的Mn、0.015质量％以下的P、0.015质量％以下的S、50.0至55.0质量％的Ni、17.0至21.0质量％的Cr、2.8至3.3质量％的Mo、1.0质量％以下的Co、0.30质量％以下的Cu、0.20至0.80质量％的Al、0.65至1.15质量％的Ti、4.75至5.50质量％的Nb+Ta、0.006质量％以下的B、以及余量的Fe和不可避免的杂质，所述制造方法至少包括其中将具有上述组成的材料进行热加工的热加工工序，其中所述热加工工序至少包括以在所述材料的全部区域中满足(等效应变)≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木宙也，大野丈博，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP