CN103484649A - 一种gh4700合金铸锭均匀化处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种GH4700合金铸锭均匀化处理方法,其特征在于:将铸态合金放入温度小于400℃的电阻加热炉中,以100℃/小时的速度升温至1130~1150℃,保温8~10小时,之后用半小时升温至1180~1210℃,保温24~32小时,随炉冷却至1000℃后,出炉空冷至室温。本发明使合金的Nb、Ti元素偏析和Laves相消除,提高了合金热加工塑性。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域,涉及一种镍基合金制造工艺,尤其是一种GH4700合金铸锭均匀化处理方法。
背景技术
GH4700合金是一种析出强化型镍基高温合金,该合金具有优异的力学性能、组织稳定性和抗热腐蚀能力。由于该合金含有Al、Ti、Nb等析出强化元素,其合金化程度高,在铸锭的凝固过程中,固相和液相之间存在着溶质分配现象,最终导致凝固后枝晶干和枝晶间的成分不均匀,产生严重的枝晶偏析,铸锭在冷却后的组织里必然形成Laves相等有害相,使热加工温度范围窄,塑性降低,热加工性能变差。国内针对其他镍基合金中Nb、Ti等元素偏析的消除进行了研究,并取得了一定成绩,例如对于Φ280mm锭型的GH742合金,消除Nb、Ti偏析的均匀化工艺为1160×8小时;对于Φ120mm 锭型IN706合金,消除Nb、Ti偏析的均匀化工艺为1200×24小时。但是对于GH4700合金,其均匀化工艺未见报道。
GH4700合金的合金化程度较高,不同溶质原子的半径不同导致扩散能力差异很大,其中Ti、Nb等大尺寸原子由于扩散能力较弱,始终存在于液相之中,造成局部元素富集。当凝固结束时,先形成的枝晶干区域与最后形成的枝晶间区域存在明显的成分差别,即产生显微偏析。具有明显显微偏析的合金铸锭,加工塑性差,无法直接进行开坯,必须经过长时间均匀化退火,消除凝固过程中形成的有害相,使合金元素均匀分布。
由于Nb元素的偏析,GH4700合金铸态组织中存在低熔Laves相。Laves相主要结构为Nb2Ni,是一种TCP相,容易在枝晶间富Nb的部位形成,多呈块状。Lave相会明显降低合金的热加工塑性。因此,均匀化处理必须使Laves相充分回溶,以保证后续的热加工性能。
对于GH4700合金,均匀化处理的温度必须足够使Ni、Ti元素扩散,从而消除元素偏析。但是Lave相为低熔点相,如果选择一段温度均匀化处理,若均匀化温度选择在Lave相初熔温度以上,会使Laves相熔化,出现内部缺陷;若均匀化温度选择在Laves相初熔温度以下,则无法使Nb、Ti元素充分扩散。
发明内容
为了有效消除合金铸锭中Nb、Ti等元素的偏析,消除低熔点有害相Laves相,以改善铸锭的热加工性能,本发明提供一种GH4700合金铸锭均匀化处理方法。
本发明的技术方案是:GH4700镍基合金的质量百分比化学成分是: C 0.05,Cr 25.00,Co 20.00,Nb 1.65,Al 1.47,Ti 1.69,Ni余量。
本发明提供的均匀化工艺为两阶段退火:第一阶段退火温度为1130~1150℃,退火时间为8~10小时,使Laves相充分回溶到基体中;第二阶段退火温度为1180~1210℃,退火时间为24~32小时,使Nb、Ti元素扩散至均匀,消除元素偏析。其中入炉温度小于400℃,升温速度为100℃/小时,退火结束后先炉冷至1000℃后出炉空冷。
本发明可以有效消除GH4700合金中Nb、Ti元素的偏析,同时使Laves相充分回溶进基体,尽可能地改善合金的热加工塑性。
均匀化之前合金组织存在很明显的黑白相间的枝晶形貌,在枝晶间分布有白亮的Laves析出相,一次枝晶间距约为240μm,二次枝晶间距为87.5μm。采用本发明的均匀化工艺处理后,枝晶组织完全消除,Laves相回溶进基体,铸锭的整体组织比较均匀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明:
GH4700镍基合金的化学成分(wt%)是:C 0.05,Cr 25.00,Co 20.00,Nb 1.65,Al 1.47,Ti 1.69,Ni余量。
实施例1:将电阻炉升温至300℃,将铸态GH4700合金放入电阻炉中,以100℃/小时的速度升温至1130℃,保温10小时,之后用半小时升温至1180℃,保温32小时,随炉冷却至1000℃后,出炉空冷至室温。
实施例2:将电阻炉升温至400℃,将铸态GH4700合金放入电阻炉中,以100℃/小时的速度升温至1150℃,保温8小时,之后用半小时升温至1210℃,保温24小时,随炉冷却至1000℃后,出炉空冷至室温。
实施例3:将电阻炉升温至400℃,将铸态GH4700合金放入电阻炉中,以100℃/小时的速度升温至1140℃,保温9小时,之后用半小时升温至1200℃,保温28小时,随炉冷却至1000℃后,出炉空冷至室温。
对以上实施例均匀化处理后的GH4700铸锭进行了扫描电镜观察和能谱分析。电镜观察表明,铸锭中的Laves相全部溶解,枝晶形貌消除。用偏析系数K来表征元素偏析的程度,分析结果如表1所示。
本发明各实施例均匀化前后偏析数据表:
。
Claims (2)
1.一种GH4700合金铸锭均匀化处理方法,GH4700镍基合金的化学成分是:C 0.05,Cr 25.00,Co 20.00,Nb 1.65,Al 1.47,Ti 1.69,Ni余量;其特征在于:将铸态合金放入温度小于400℃的加热炉中,以100℃/小时的速度升温至1130~1150℃,保温8~10小时,之后用半小时升温至1180~1210℃,保温24~32小时,随炉冷却至1000℃后,出炉空冷至室温;使合金的Nb、Ti元素偏析和Laves相消除。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述加热炉为电阻炉。
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