【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温合金，具体是涉及一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺。
技术介绍
1、gh4145是以γ′[ni3(al、ti、nb)]相进行时效强化的镍基高温合金，980℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，800℃以下具有较高的强度，540℃具有较好的耐松弛性能。适应于航空发动机在800℃以下工作并要求强度较高的耐腐蚀环形件、结构件和螺栓等零件。
2、gh4145材料成分复杂，通常在高温条件下进行锻造加工。然而，锻造会因晶粒生长引起晶粒粗化会导致高温合金微观组织和性能的退化。
3、为了解决上述问题，本专利技术决定合理地制定锻造工艺来解决问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺。
2、一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺，包括以下步骤：
3、s1、自由锻：
4、将坯料先随炉升温至840～860℃并保温，再随炉升温至1090～1110℃并保温；
5、保温结束后，对坯料进行一火次的自由锻，所述自由锻的步骤依次包括镦粗、冲孔、胀孔、滚圆、平端面，得到锻件；
6、s2、环轧：
7、将步骤s1得到的锻件随炉升温至1050～1070℃并保温；
8、保温结束后，对锻件进行一火次的环轧，所述环轧的总变形量为38.5～39.5％，得到环件；
9、s3、热处理：
10、先对步骤s2得到的环件
11、进一步地，步骤s1和s2中，所述保温的最短保温时间均按0.7～0.9min/mm计算，最长保温时间均＝最短保温时间+40min，其中min/mm中的mm指的是坯料或锻件的直径和长度两个数据中的最大数据。
12、说明：随炉升温的保温规定，使得坯料能够充分均匀受热。对于尺寸较大的坯料，按坯料直径和长度两个数据中的最大数据来计算保温时间，可确保整个坯料在锻造或轧制前达到均匀一致的温度，避免因温度不均导致的变形不均匀、组织应力不一致等问题，有利于提高产品质量和性能的稳定性。
13、进一步地，步骤s1和s2中，自由锻或环轧过程中，当坯料或锻件的温度低于保温温度时，将坯料或锻件回炉加热至保温温度并再次保温，所述再次保温的最短保温时间按0.4～0.6min/mm计算，最长保温时间均＝最短保温时间+40min，其中min/mm中的mm指的是坯料或锻件的直径和长度两个数据中的最大数据。
14、说明：回炉加热的保温规定，使得坯料能够充分均匀受热。对于尺寸较大的坯料，按坯料直径和长度两个数据中的最大数据来计算保温时间，可确保整个坯料在锻造或轧制前达到均匀一致的温度，避免因温度不均导致的变形不均匀、组织应力不一致等问题，有利于提高产品质量和性能的稳定性。
15、进一步地，步骤s1和s2中，保温结束后，用厚度为4.5～5.5mm的保温棉包裹坯料和锻件表面，直至进入下一步骤。
16、说明：保温棉具有良好的隔热性能，能有效减少热量散失，使坯料在转移过程中保持较高温度，防止因冷却过快产生新的应力集中和裂纹，保证坯料的组织性能和力学性能；保温棉可以隔绝空气，减少坯料与氧气的接触，从而降低氧化程度，提高锻件的表面质量。
17、进一步地，所述步骤s1得到的锻件的外径和内径的初始比a为2～2.2，驱动辊和芯辊的直径比r为1.5～2，在步骤s2的环轧过程中，根据环件的外径和内径之比a与初始比a的比值m，即m＝a/a，对驱动辊转速和芯辊进给速度进行调整，所述调整的方法如下：
18、当m<m1时，驱动辊转速v1为15～20r/min，芯辊进给速度v1为0.4～0.7m/s；
19、m1<m<m2时，驱动辊转速v2为a×m×v1，芯辊进给速度v2为a×m×v1/r；
20、m>m2时，驱动辊转速v3为1.2～1.5×m×v2，芯辊进给速度v3为1.2～1.5×m×v2/r；
21、其中，m1＝30～40％，m2＝50～55％。
22、说明：在环轧过程中，随着轧制的进行，环件的外径和内径会逐渐发生变化。在环件轧制初期，采用相对较低的驱动辊转速和芯辊进给速度，可以使环件坯料逐渐平稳地进入轧制状态，避免因过快的变形速度导致坯料出现裂纹等缺陷。而随着轧制的进行，当达到一定范围后，逐步提高驱动辊转速和芯辊进给速度，能够加快环件的变形速度，提高轧制效率，缩短单个环件的生产周期，从而在保证产品质量的前提下，提高生产效率，合理的驱动辊转速和芯辊进给速度调整，可以使环件在轧制过程中的变形更加均匀，金属流线更加顺畅，从而减少内部应力集中和微观组织缺陷的产生，这有助于改善环件的力学性能，如提高强度、韧性和疲劳寿命等。
23、进一步地，步骤s3中，所述阶梯式固溶处理为：坯料先在880～890℃保温1.5～2.5h，再随炉升温至980～985℃，保温75～85min后水冷。
24、说明：阶梯式固溶处理能够提高材料的强度和硬度，并保持其良好的塑性和韧性。
25、进一步地，步骤s3中，所述阶梯式沉淀硬化为：坯料先在730～735℃保温7.5～8.5h，再随炉冷却至620～625℃，保温7.5～8.5h后空冷。
26、说明：阶梯式沉淀硬化还能改善合金材料的耐腐蚀性能和高温稳定性。
27、进一步地，在730～735℃随炉冷却到620～625℃的期间内，对环件进行一段水雾混合式冷却，并同步对坯料进行电脉冲辅助处理，电流为150～250a，频率为60～80hz；在620～625℃随炉冷却到室温的期间内，对环件进行二段水雾混合式冷却，电流调整为300～400a，频率调整为90～120hz。
28、说明：通过电脉冲和水雾辅助对环件进行冷却，促使金属原子在冷却过程中更加均匀地分布和扩散，抑制晶粒的长大，从而细化晶粒组织，提高材料的强度和韧性，而水雾混合冷却则可以通过快速均匀的冷却，使沉淀相在形成时能够在更广泛的区域内均匀形核和生长，进一步提高材料的综合力学性能。
29、进一步地，所述一段水雾混合式冷却的冷却介质为15～18kpa的压缩空气配合24～26l/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却介质的温度为50～60℃；所述二段水雾混合式冷却的冷却介质为10～12kpa的压缩空气配合28～30l/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却介质的温度为15～25℃。
30、说明：水雾混合冷却通过雾化的水颗粒与材料表面充分接触，实现均匀的热交换，避免了局部过热或过冷现象，减少了材料内部的热应力集中。
31、与现有的高温合金锻造工艺相比，本专利技术的有益效果是：
32、(1)本专利技术在对gh4145高温合金开始自由锻前，采用阶梯式升温，温度选定为相析出温度850℃，可达到均匀晶粒目的，减少了锻本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤S1和S2中，所述保温的最短保温时间均按0.7～0.9min/mm计算，最长保温时间均＝最短保温时间+40min，其中min/mm中的mm指的是坯料或锻件的直径和长度两个数据中的最大数据。
3.如权利要求1所述的一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤S1和S2中，自由锻或环轧过程中，当坯料或锻件的温度低于保温温度时，将坯料或锻件回炉加热至保温温度并再次保温，所述再次保温的最短保温时间按0.4～0.6min/mm计算，最长保温时间均＝最短保温时间+40min，其中min/mm中的mm指的是坯料或锻件的直径和长度两个数据中的最大数据。
4.如权利要求1所述的一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤S1和S2中，保温结束后，用厚度为4.5～5.5mm的保温棉包裹坯料和锻件表面，直至进入下一步骤。
5.如权利要求1所述的一种改善GH41
6.如权利要求1所述的一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤S3中，所述阶梯式固溶处理为：坯料先在880～890℃保温1.5～2.5h，再随炉升温至980～985℃，保温75～85min后水冷。
7.如权利要求1所述的一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤S3中，所述阶梯式沉淀硬化为：坯料先在730～735℃保温7.5～8.5h，再随炉冷却至620～625℃，保温7.5～8.5h后空冷至室温。
8.如权利要求7所述的一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，在730～735℃随炉冷却到620～625℃的期间内，对环件进行一段水雾混合式冷却，并同步对坯料进行电脉冲辅助处理，电流为150～250A，频率为60～80Hz；在620～625℃随炉冷却到室温的期间内，对环件进行二段水雾混合式冷却，电流调整为300～400A，频率调整为90～120Hz。
9.如权利要求8所述的一种改善GH4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，所述一段水雾混合式冷却的冷却介质为15～18KPa的压缩空气配合24～26L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却介质的温度为50～60℃；所述二段水雾混合式冷却的冷却介质为10～12KPa的压缩空气配合28～30L/h的水量混合喷出的水雾混合，冷却介质的温度为15～25℃。
...【技术特征摘要】
1.一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤s1和s2中，所述保温的最短保温时间均按0.7～0.9min/mm计算，最长保温时间均＝最短保温时间+40min，其中min/mm中的mm指的是坯料或锻件的直径和长度两个数据中的最大数据。
3.如权利要求1所述的一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤s1和s2中，自由锻或环轧过程中，当坯料或锻件的温度低于保温温度时，将坯料或锻件回炉加热至保温温度并再次保温，所述再次保温的最短保温时间按0.4～0.6min/mm计算，最长保温时间均＝最短保温时间+40min，其中min/mm中的mm指的是坯料或锻件的直径和长度两个数据中的最大数据。
4.如权利要求1所述的一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，步骤s1和s2中，保温结束后，用厚度为4.5～5.5mm的保温棉包裹坯料和锻件表面，直至进入下一步骤。
5.如权利要求1所述的一种改善gh4145高温合金晶粒度的锻造工艺，其特征在于，所述步骤s1得到的锻件的外径和内径的初始比a为2～2.2，驱动辊和芯辊的直径比r为1.5～2，在步骤s2的环轧过程中，根据环件的外径和内径之比a与初始比a的比值m，即m＝a/a，对驱动辊转速和芯辊进给速度进行调...
【专利技术属性】
技术研发人员：王世超，李昌珍，朱宝平，崔亚军，朱凡，郑柯，董晓阳，
申请(专利权)人：陕西长羽航空装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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