改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法及其应用、高温合金锻坯技术

本发明专利技术提供了一种改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法及其应用、高温合金锻坯，涉及热加工锻造领域，改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法，包括：a)在高温合金锭坯的第一端设置第一硬包套模具，高温合金锭坯的第二端设置第二硬包套模具，得到带有硬包套的坯料；b)对所述带有硬包套的坯料进行镦粗处理，得到镦粗后的锭坯；c)对去除硬包套的镦粗后的锭坯依次进行镦粗整形和退火处理，所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具朝向所述高温合金锭坯的表面与所述高温合金锭坯之间设置有空隙，在沿所述高温合金锭坯的径向上所述空隙的厚度由中心向周边逐渐增大；所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具与所述高温合金锭坯的材料相同。

【技术实现步骤摘要】
改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法及其应用、高温合金锻坯
本专利技术涉及热加工锻造
，尤其是涉及一种改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法及其应用、高温合金锻坯。
技术介绍
镦粗是合金锻造过程最常用的操作，一是为了实现产品的形状和尺寸要求，二是进一步改善合金内部微观组织。镦粗过程变形量最小和降温最快的就是接触锤砧的锭坯上、下端面，这里的组织与其余部位相比差别较大，因此要最大限度的减少这种差异来满足某些合金对较高组织均匀性的要求。对于高温合金锭坯，例如为了满足低偏析和产品尺寸和重量的综合需求采用电渣重熔连续定向凝固冶炼工艺制备的大高径比(高径比最大至5)难变形高温合金锭坯，镦粗是开坯锻造的唯一手段。大高径比高温合金锭坯上下端部在镦粗过程接触锻压机锤砧降温最快，同时接触锤砧的端部金属流动最少(变形量最小)，这时端部在经过2-3次镦粗过程中将遗留铸态粗大的柱状晶组织，且嵌入到锭坯一定深度，后续将很难消除。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法，该锻造方法可实现改善大高径比的高温合金锭坯的镦粗开坯后端面微观组织的目的。本专利技术提供的改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法，包括：a)在高温合金锭坯的第一端设置第一硬包套模具，高温合金锭坯的第二端设置第二硬包套模具，得到带有硬包套的坯料；b)对所述带有硬包套的坯料进行镦粗处理，得到镦粗后的锭坯；c)对去除硬包套的镦粗后的锭坯依次进行镦粗整形和退火处理，其中，所述第一端与所述第二端在沿所述高温合金锭坯的轴向上相对设置；所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具朝向所述高温合金锭坯的表面与所述高温合金锭坯之间设置有空隙，在沿所述高温合金锭坯的径向上所述空隙的厚度由中心向周边逐渐增大；所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具与所述高温合金锭坯的材料相同。进一步地，在沿所述高温合金锭坯的轴向上，所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具的厚度各自独立地为15-30mm；优选地，在所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具在朝向高温合金锭坯一侧的直角处倒圆角，优选倒圆角R5-10。进一步地，在所述空隙中设置软包套；优选地，所述软包套包括玻璃纤维毯和/或玻璃粉。进一步地，采用氩弧焊的焊接方式将所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具与所述高温合金锭坯焊接在一起；优选地，氩弧焊时采用镍铬焊丝材料作为焊丝；优选地，焊接后带有硬包套的坯料的圆柱度、平行度和同轴度的公差各自独立地在±2mm以内。进一步地，在步骤b)中，先将所述带有硬包套的坯料在1000-1050℃保温0.5-1.5h，再在1100-1170℃保温2-4h，然后对所述带有硬包套的坯料进行镦粗处理；优选地，先将所述带有硬包套的坯料在1000-1050℃保温0.5-1.5h，再在1100-1170℃保温2-4h，然后在所述带有硬包套的坯料表面包软包套，最后对包有软包套的坯料进行镦粗处理；优选地，在所述带有硬包套的坯料表面包软包套后，将坯料在1100-1170℃保温0.5-1.5h，再对包有软包套的坯料进行镦粗处理；优选地，步骤b)中，所述镦粗处理的变形速率为10-20mm/s，和/或，所述镦粗处理的变形量为20-50％。进一步地，在步骤c)中，所述镦粗整形的变形量大于0小于等于10％；优选地，所述退火处理的温度为1100-1200℃；优选地，重复步骤a)至c)2-4次。进一步地，在步骤a)之前，对所述高温合金锭坯进行均匀化热处理；优选地，所述均匀化热处理包括：将所述高温合金锭坯先在400-850℃保温不小于2h，再在1050-1100℃保温不小于4h，然后在1140℃-1180℃保温不小于4h，最后在1180℃-1210℃保温不小于24h。进一步地，所述高温合金包括镍基高温合金、铁镍基高温合金和钴基高温合金中的至少一种；优选地，所述高温合金的高径比为3-5；优选地，所述高温合金包括具有以下质量分数的组分：Co：13.0-21.0％，Cr：12-16％；Mo：3.5-4.5％，W：2.0-4.0％，Al：1.9-3.5％，Ti：3.5-4.5％；Nb：0.5-1.5％；Ta：0.0-3.0％；B：0.010-0.040％；C：0.005-0.060％；Zr：0.030-0.060％；Fe：0-0.5％；以及余量的Ni；优选地，所述高温合金包括GH4096合金。一种前面所述的锻造方法在制备高温合金锻坯中的应用。一种高温合金锻坯，在制备所述高温合金锻坯的过程中采用前面所述的锻造方法。与现有技术相比，本专利技术至少可以取得以下有益效果：本专利技术的锻造方法可有效改善高温合金锭坯上下端(即第一端和第二端)面心部的微观组织状态，改善端面表面质量、降低端面开裂的风险，可以达到减小端面心部和其他部位组织差异的效果；步骤c)中的镦粗整形后采用的退火处理是发生亚动态再结晶改善组织的有效手段，可相当程度上改善由于锻造过程来不及发生的动态再结晶；硬包套模具选用与高温合金锭坯相同的合金材料极大的增加施加于端面的压力，且有效的保证了硬包套模具材料变形与锻坯协调一致；另外，本专利技术的锻造方法还可以提高高温合金锭坯材料使用率，降低材料成本，节省国家战略资源。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为本专利技术一个实施方式中带有硬包套的坯料的结构示意图；图1b为本专利技术一个实施方式中带有硬包套的坯料的结构示意图；图2为本专利技术一个实施方式中去除硬包套的镦粗后的高温合金锭坯的结构示意图；图3为本专利技术一个实施方式中镦粗整形后的高温合金锭坯的结构示意图；图4为实施例1中锻造得到的高温合金的锭坯的微观组织扫描电镜图；图5为对比例1中锻造得到的高温合金的锭坯的微观组织扫描电镜图；图6为对比例2中锻造得到的高温合金的锭坯的微观组织扫描电镜图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法，参照图1a和图1b，该锻造方法包括：S100：在高温合金锭坯100的第一端110设置第一硬包套模具200，高温合金锭坯100的第二端120设置第二硬包套模具300，得到带有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法，其特征在于，包括：/na)在高温合金锭坯的第一端设置第一硬包套模具，高温合金锭坯的第二端设置第二硬包套模具，得到带有硬包套的坯料；/nb)对所述带有硬包套的坯料进行镦粗处理，得到镦粗后的锭坯；/nc)对去除硬包套的镦粗后的锭坯依次进行镦粗整形和退火处理，/n其中，所述第一端与所述第二端在沿所述高温合金锭坯的轴向上相对设置；/n所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具朝向所述高温合金锭坯的表面与所述高温合金锭坯之间设置有空隙，在沿所述高温合金锭坯的径向上所述空隙的厚度由中心向周边逐渐增大；/n所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具与所述高温合金锭坯的材料相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法，其特征在于，包括：
a)在高温合金锭坯的第一端设置第一硬包套模具，高温合金锭坯的第二端设置第二硬包套模具，得到带有硬包套的坯料；
b)对所述带有硬包套的坯料进行镦粗处理，得到镦粗后的锭坯；
c)对去除硬包套的镦粗后的锭坯依次进行镦粗整形和退火处理，
其中，所述第一端与所述第二端在沿所述高温合金锭坯的轴向上相对设置；
所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具朝向所述高温合金锭坯的表面与所述高温合金锭坯之间设置有空隙，在沿所述高温合金锭坯的径向上所述空隙的厚度由中心向周边逐渐增大；
所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具与所述高温合金锭坯的材料相同。


2.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，在沿所述高温合金锭坯的轴向上，所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具的厚度各自独立地为15-30mm；
优选地，在所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具朝向高温合金锭坯一侧的直角处倒圆角，优选倒圆角R5-10。


3.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，在所述空隙中设置软包套；
优选地，所述软包套包括玻璃纤维毯和/或玻璃粉。


4.根据权利要求1-3任一项所述的锻造方法，其特征在于，采用氩弧焊的焊接方式将所述第一硬包套模具和所述第二硬包套模具与所述高温合金锭坯焊接在一起；
优选地，氩弧焊时采用镍铬焊丝材料作为焊丝；
优选地，焊接后带有硬包套的坯料的圆柱度、平行度和同轴度的公差各自独立地在±2mm以内。


5.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，在步骤b)中，先将所述带有硬包套的坯料在1000-1050℃保温0.5-1.5h，再在1100-1170℃保温2-4h，然后对所述带有硬包套的坯料进行镦粗处理；
优选地，先将所述带有硬包套的坯料在1000-1050℃保温0.5-1.5h，再在1100-1170℃保温2-4h，然后在所述带有硬包套的...

【专利技术属性】
技术研发人员：付锐，李福林，孟令超，尹法杰，杜金辉，冯滌，
申请(专利权)人：北京钢研高纳科技股份有限公司，钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11