Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材的制造方法技术

提供一种具有高真圆度且能够抑制AGG、抑制晶粒生长的Fe‑Ni基超耐热合金的环形轧材的制造方法。一种Fe‑Ni基超耐热合金的环形轧材的制造方法，该Fe‑Ni基超耐热合金的环形轧材具有718合金的组成，所述制造方法包括：最终环形碾轧工序，其作为具有所述组成的环状环形碾轧坯料的最终环形碾轧工序，以900～980℃的温度范围加热而进行环形碾轧；以及，真圆矫正工序，其中，使用由扩径锥和扩径模构成的扩环器，一边对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行扩径一边对椭圆进行矫正，其中，不对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行再加热、或者进行960℃以下的加热而进行所述真圆矫正。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材的制造方法
本专利技术涉及Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材的制造方法。
技术介绍
718合金是一种超耐热合金，由于其具备优异的机械性质，因此一直以来被广泛应用于飞机发动机的涡轮零件。由该用于飞机发动机的718合金制成的旋转零件需要具有高疲劳强度，因此构成该零件的718合金需要具有微细晶粒组织。例如，在环状的旋转零件的情况下，通常在由铸锭制成条形坯后，利用δ相的钉扎效应，通过热锻、环形碾轧和冲压锻造而构建微细晶粒组织。另一方面，从生产成本的角度出发，期望冲压形状为相对于产品尽可能地减少多余部分的形状，因此，供冲压锻造的环状冲压锻造用坯料需要特别高的真圆度。但是，制备环状冲压锻造用坯料时，为了得到高真圆度而进行真圆矫正时，晶粒在随后加热至冲压锻造温度过程中会克服δ相的钉扎而粗大化，有时会引起所谓的异常晶粒生长(abnormal-grain-growth：以下有时称为AGG)。由于AGG的产生，有时会出现晶粒直径粗大化至10倍以上的情况，并且在冲压锻造工序中不能使晶粒完全微细化，其结果是出现产品中残留粗晶粒以及疲劳特性大大受损的问题。作为避免AGG的方法，例如在专利文献1中，作为热加工的条件，满足以下等效应变和等效应变速率的关系式(1)或(2)的条件是有效的。[等效应变]≥0.139×[等效应变速率(/sec)]-0.30…(1)[等效应变]≤0.017×[等效应变速率(/sec)]-0.34…(2)现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第5994951号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1所述的技术方案的优点在于，能够在一次热加工中以式(1)或(2)所示的条件防止AGG。但是，从加压能力这一点来看，仅通过真圆矫正的工序将满足式(1)的等效应变施加到环状的冲压锻造用坯料的整个区域是不现实的。另一方面，由于在环形碾轧结束时残留在环形轧材中的应变不均匀，因此将满足式(2)的等效应变施加到环状的冲压锻造用坯料是难以控制的。这样，即使在环形碾轧的工序和真圆矫正的工序这2个工序中分别独立地考虑防止AGG，也难以解决加热至冲压锻造温度过程中产生AGG的问题。本专利技术的目的在于提供一种具有高真圆度且能够抑制AGG、抑制晶粒生长的Fe-Ni基超耐热合金环形轧材的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术是鉴于上述技术问题所作出的。即，本专利技术是一种Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材的方法，该制造方法使用环形碾轧，所述Fe-Ni超耐热合金的环形轧材具有如下的组成：以质量％计，C：0.08％以下、Ni：50.0～55.0％、Cr：17.0～21.0％、Mo：2.8～3.3％、Al：0.20～0.80％、Ti：0.65～1.15％、Nb+Ta：4.75～5.50％、B：0.006％以下，余量为Fe和不可避免的杂质，所述制造方法的特征在于，其包括：最终环形碾轧工序，其作为所述环形碾轧工序的最终工序，以900～980℃的温度范围进行加热，使用具有由主辊和芯辊构成的一对轧辊以及一对轴辊的环形碾轧机，对所述环形碾轧坯料进行扩径并且沿所述环形碾轧坯料的轴向进行挤压加工；以及，真圆矫正工序，其中，使用由扩径锥和扩径模构成的扩环器，一边对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行扩径一边提高真圆度，其中，不对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行再加热地进行所述真圆矫正工序，或者以960℃以下的温度范围对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行所述真圆矫正工序，所述960℃以下的温度范围不包括600～760℃的温度范围。另外，在本专利技术中，作为所述最终环形碾轧工序的前序工序，优选进一步包括中间环形碾轧工序：使用将所述环形碾轧坯料加热至大于980℃且为1010℃以下的温度而得到的环形碾轧坯料，使用具有由主辊和芯辊构成的一对轧辊以及一对轴辊的环形碾轧机，对所述环形碾轧坯料进行扩径并且沿所述环形碾轧坯料的轴向进行挤压加工。专利技术的效果根据本专利技术，能够得到具有高真圆度且抑制了AGG、抑制了晶粒生长的Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材。此外，在本专利技术中，在最终环形碾轧工序结束后，不需要进行再加热，直接利用环形轧材的留存热就能进行真圆矫正工序，因此在经济上是有利的。例如，能够提高使用其形成的飞机发动机的涡轮零件等的疲劳特性的可靠性。附图说明图1是应用本专利技术的环形轧材的制造方法的环形轧材的金相组织照片。图2是产生异常晶粒生长的比较例的环形轧材的金相组织照片。具体实施方式本专利技术的最大特征在于，通过规范化环形碾轧工序和环形轧材的真圆矫正工序的条件来防止AGG。AGG是在将低应变施加到没有应变残留的初期状态后的热处理中产生的。本专利技术中抑制AGG产生的技术思想如下所述。如果在环形轧材中充分积累应变的状态下进行真圆矫正(赋予低应变)，则可以消除低应变的影响。于是，通过在热锻前将本专利技术获得的环形轧材加热至980～1010℃来优化金相组织。需要说明的是，本专利技术中限定的合金组成已知为JIS-G4901中所示的NCF718合金(Fe-Ni基超耐热合金)，因此省略了关于组成的说明。以下，简称为“718合金”。需要说明的是，718合金的组成除了本专利技术中限定的各元素以外，还可以包含范围内的Si0.35％以下、Mn0.35％以下、P0.015％以下、S0.015％以下、Cu0.30％以下。＜环形碾轧工序＞首先，从本专利技术的特征“最终环形碾轧工序”开始进行说明。需要说明的是，所谓的“最终环形碾轧工序”就是最终的环形碾轧工序。准备具有718合金的组成的用于最终环形碾轧工序的环形碾轧坯料，以900～980℃的温度范围加热该环形碾轧坯料。然后，使用具有由主辊和芯辊构成的一对轧辊以及一对轴辊的环形碾轧机，对加热了的环形碾轧坯料进行扩径并且沿环形碾轧坯料的轴向进行挤压加工，即进行最终环形碾轧。718合金产生AGG是通过如下现象来确认：对具有微细晶粒组织的718合金导入低应变时，晶粒在随后的加热处理中克服钉扎从而显著生长。如上所述，从加压能力这一点来看，仅通过环形轧材的真圆矫正的工序来导入用于避免AGG产生的充足应变实际上也是很困难的。但是，如果在通过最终环形碾轧将应变充分积累到环形轧材中的状态下进行真圆矫正，则能够防止AGG产生。因此，在最终环形碾轧工序中，将环形碾轧坯料的加热温度设定为900～980℃的范围并且对其进行环形碾轧，从而抑制环形碾轧中的再结晶，环形碾轧结束时的环形轧材作为未再结晶或者部分再结晶的组织，使应变残留在环形轧材中。加热温度大于980℃时促进环形碾轧过程中的再结晶，则不能将应变充分积累到环形轧材中。另一方面，当加热温度小于900℃时几乎完全抑制了再结晶，但是轧制负载显著变高，环形碾轧变得困难。因此，环形碾轧坯料的加热温度设定为900～980℃。优选的加热温度的下限为910℃，更优选为920℃。另外，优选的加热温度的上限为970℃，更优选为965℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材的制造方法，该制造方法使用环形碾轧，所述Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材具有如下的组成：以质量％计，C：0.08％以下、Ni：50.0～55.0％、Cr：17.0～21.0％、Mo：2.8～3.3％、Al：0.20～0.80％、Ti：0.65～1.15％、Nb+Ta：4.75～5.50％、B：0.006％以下，余量为Fe和不可避免的杂质，所述制造方法的特征在于，其包括：/n最终环形碾轧工序，其作为所述环形碾轧工序的最终工序，以900～980℃的温度范围进行加热，使用具有由主辊和芯辊构成的一对轧辊以及一对轴辊的环形碾轧机，对所述环形碾轧坯料进行扩径并且沿所述环形碾轧坯料的轴向进行挤压加工；以及，/n真圆矫正工序，其中，使用由扩径锥和扩径模构成的扩环器，一边对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行扩径一边提高真圆度，其中，/n不对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行再加热地进行所述真圆矫正工序，或者以960℃以下的温度范围对由所述最终环形碾轧工序轧制的环形轧材进行所述真圆矫正工序，所述960℃以下的温度范围不包括600～760℃的温度范围。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180919 JP 2018-1749611.一种Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材的制造方法，该制造方法使用环形碾轧，所述Fe-Ni基超耐热合金的环形轧材具有如下的组成：以质量％计，C：0.08％以下、Ni：50.0～55.0％、Cr：17.0～21.0％、Mo：2.8～3.3％、Al：0.20～0.80％、Ti：0.65～1.15％、Nb+Ta：4.75～5.50％、B：0.006％以下，余量为Fe和不可避免的杂质，所述制造方法的特征在于，其包括：
最终环形碾轧工序，其作为所述环形碾轧工序的最终工序，以900～980℃的温度范围进行加热，使用具有由主辊和芯辊构成的一对轧辊以及一对轴辊的环形碾轧机，对所述环形碾轧坯料进行扩径并且沿所述环形碾轧坯料的轴向进行挤压加工；以及，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木宙也，福井毅，大丰大吾，藤田悦夫，岩佐尚幸，广泽拓，
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