本发明专利技术涉及高温合金材料的热处理领域,具体为一种改善Thermo‑Span合金缺口敏感性的热处理方法。该方法包括如下步骤:(1)固溶处理:在1085~1105℃固溶1h,空冷;(2)中间时效处理:在800~900℃保温1~4h,空冷;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,按照55℃/h炉冷到621℃后,保温8h,空冷。本发明专利技术通过简单中间时效处理可消除Thermo‑Span合金的缺口敏感性,从而增加其制造零件的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法
本专利技术涉及高温合金材料的热处理领域,具体为一种改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法。
技术介绍
美国牌号Thermo-Span合金是一种抗氧化低膨胀高温合金,按重量百分比计,其化学成分如下:C≤0.05,Si0.2~0.3,Mn≤0.5,P≤0.015,S≤0.015,Cr5.0~6.0,Ni23.5~25.5,Co28~30,Ti0.7~1.0,Nb4.5~5.2,Al0.3~0.6,Cu≤0.5,B≤0.01,Fe余量。该合金可在700℃以下具有良好的抗氧化性,主要用于制备航空发动机中的间隙控制零件。低膨胀高温合金的主要问题是由于Cr含量低,高温晶界氧化引起脆化,导致缺口敏感性。由于实际零件的形状复杂,一旦材料存在缺口敏感性,其制造的零件容易发生快速断裂。Thermo-Span合金的标准热处理制度包括固溶处理和时效强化处理。固溶处理的目的在于完成静态再结晶、回溶热加工过程中析出的过量Laves相和γ′相颗粒。时效强化处理的目的在于控制γ′相的尺寸和数量。但是在工艺控制不当时,该合金也会出现缺口敏感性,说明热处理工艺还有改进的余地。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法,增加其制备零件的应用可靠性。本专利技术的技术方案是:一种改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法,包括如下步骤:(1)固溶处理:在1085~1105℃固溶1h,空冷;(2)中间时效处理:在800~900℃保温1~4h,空冷;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,按照55℃/h炉冷到621℃后,保温8h,空冷。所述的改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法,优选的,中间时效处理处理条件为在825~875℃保温2~4h。本专利技术的设计思想如下:低膨胀高温合金的缺口敏感性与晶界脆化有关,Thermo-Span合金的高温固溶处理回溶了细小晶界强化Laves相。在进行后期时效强化处理时,晶内会析出大量γ′相,虽然使合金晶内强度明显提高,但此状态后合金的晶界Laves相析出很少,无法实现有效的晶界强化。如果在时效强化处理前,增加中间时效,使晶界析出Laves相,而晶内不析出γ′相,在不影响合金晶内强度的基础上,实现有效强化晶界,或许可以改善合金的缺口敏感性,增加其制备零件的应用可靠性。本专利技术在固溶处理后增加中间时效处理,在800~900℃保温时间在1~4h,再进行时效强化处理,经这样的处理后,Thermo-Span缺口敏感性消除。中间时效处理的最佳温度为825~875℃,保温2~4h;低于825℃时,处理时间长容易影响在时效强化处理时合金的γ′相析出状态;过高的处理温度,会加快热处理设备损耗,没有必要。本专利技术的优点及有益效果是:本专利技术通过简单中间时效处理可消除Thermo-Span合金的缺口敏感性,从而增加其制造零件的可靠性。附图说明图1为对比例1的组织;图2为实施例1的组织;图3为实施例2的组织;图4为实施例5的组织;图5为对比例2的组织。具体实施方式在具体实施过程中,本专利技术改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法,具体工艺流程是:(1)固溶处理:在1085~1105℃固溶1h,空冷;(2)中间时效:在800~900℃保温1~4h,空冷;(3)时效强化:在721℃保温8h,按照55℃/h炉冷到621℃后,保温8h,空冷。下面,通过对比例和实施例对本专利技术进一步详细说明。对比例1经过标准热处理(固溶:1095℃保温1h,空冷;时效强化:721℃保温8h,以55℃/h炉冷到621℃,在621℃保温8h,空冷),Thermo-Span合金的组织如图1所示,晶界析出并不充分。力学性能如表1所示,缺口持久寿命小于光滑持久寿命,说明该状态材料存在一定缺口敏感性。表1、对比例1的力学性能实施例1本实施例中,改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法如下:(1)固溶处理:在1095℃保温1h,空冷至室温;(2)中间时效处理:在825℃保温2h,空冷至室温;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,以55℃/h炉冷到621℃,在621℃保温8h,空冷至室温。Thermo-Span合金的组织如图2所示,性能测试结果如表2所示,可以看出,合金持久寿命没有发生明显降低,但持久塑性提高一倍,且联合持久试样并未断裂于缺口处,说明没有缺口敏感性。表2、实施例1的持久性能实施例2在1095℃保温1h,空冷;再在800℃保温2h,空冷,合金的组织图3所示,可见在该处理时合金的晶内并不析出γ′相。本实施例中,改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法如下:(1)固溶处理:在1095℃保温1h,空冷至室温;(2)中间时效处理:在800℃保温4h,空冷至室温;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,以55℃/h炉冷到621℃,在621℃保温8h,空冷至室温。Thermo-Span合金的性能测试结果如表3所示,合金联合持久试样并未断裂于缺口处,说明没有缺口敏感性。表3、实施例2的持久性能实施例3本实施例中,改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法如下:(1)固溶处理:在1095℃保温1h,空冷至室温;(2)中间时效处理:在825℃保温4h,空冷至室温;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,以55℃/h炉冷到621℃,在621℃保温8h,空冷至室温。Thermo-Span合金的性能测试结果如表4所示,合金联合持久试样并未断裂于缺口处,说明没有缺口敏感性。表4、实施例3的持久性能实施例4本实施例中,改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法如下:(1)固溶处理:在1095℃保温1h,空冷至室温;(2)中间时效处理:在850℃保温4h,空冷至室温;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,以55℃/h炉冷到621℃,在621℃保温8h,空冷至室温。Thermo-Span合金的性能测试结果如表5所示,合金联合持久试样并未断裂于缺口处,说明没有缺口敏感性。表5、实施例4的持久性能实施例5本实施例中,改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法如下:(1)固溶处理:在1095℃保温1h,空冷至室温;(2)中间时效处理:在875℃保温2h,空冷至室温;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,以55℃/h炉冷到621℃,在621℃保温8h,空冷至室温。Thermo-Span合金的组织如图4所示,晶界也明显有较多析出。合金的持久性能如表6所示,并没有缺口敏感性。表6、实施例5的持久性能对比例2在1095℃保温1h,空冷;再在775℃保温2h,空冷,Thermo-Span合金的组织如图5所示。此温度下,合金中已经析出一定的γ′相。经过该条件处理后合金的晶内已经析出γ′相,在后续时效对合金的强度会造成影响,因此中间时效处理的温度不能低于800℃。本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种改善Thermo‑Span合金缺口敏感性的热处理方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)固溶处理:在1085~1105℃固溶1h,空冷;(2)中间时效处理:在800~900℃保温1~4h,空冷;(3)时效强化处理:在721℃保温8h,按照55℃/h炉冷到621℃后,保温8h,空冷。
【技术特征摘要】
1.一种改善Thermo-Span合金缺口敏感性的热处理方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)固溶处理:在1085~1105℃固溶1h,空冷;(2)中间时效处理:在800~900℃保温1~4h,空冷;(3)时效强化处理...
【专利技术属性】
技术研发人员:于连旭,孙文儒,张周博,张伟红,刘芳,祁峰,信昕,贾丹,廉心桐,郑丹丹,郭守仁,胡壮麒,
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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