CN111604448A - 一种高温合金gh4099锻造方法 - Google Patents

一种高温合金gh4099锻造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温合金GH4099锻造方法，具体包括以下步骤：锻造前，将GH4099钢锭在1150℃的温度下，均匀化处理48h；预先加热锻造炉，将均匀化处理后的钢锭放置在锻造炉内，在中性气氛下进行锻造加热，此时锻造炉内的温度小于等于500℃，然后缓慢升温至890~910℃，保温1h以上；最后再缓慢升温至1140~1160℃，保温1h以上；将锻造加热后的钢锭进行锻造，开锻温度大于等于1050℃，终锻温度大于等于980℃；再将钢锭放置在1140~1160℃锻造炉内并在1140~1160℃下保温1h以上，保温结束后重复上述步骤完成锻造过程，每次锻造变形量大于等于10%；最后将锻造后得到的钢锭放置在预热后的热炉内，使钢锭缓慢空冷至室温。本发明锻造加热过程中，钢锭受热均匀，能有效避免锻造钢锭开裂，提高成材率。

Description

一种高温合金GH4099锻造方法
技术领域
本发明属于高温合金锻造技术领域，特别涉及一种高温合金GH4099锻造方法。
背景技术
GH4099是一种高合金化的镍基时效板材合金，用钴、钨和钼等元素进行固溶强化，加入铝、钛等元素进行时效强化，使合金具有较高的热强行，900℃以下可以长期使用，最高工作温度可达1000℃。该合金组织稳定，并具有满意的冷热加工成型和焊接工艺性能，适合于制造宇航器整流罩以及航空发动机燃烧室和加力燃烧室等高温板材承力焊接结构件。
高温合金GH4099现有的锻造工艺参数是：锻造装炉温度≤700℃，加热温度1120~1160℃，开锻温度不低于1050℃，终锻温度不低于980℃。由于高温合金GH4099钢锭较厚，在锻造过程中容易因钢锭受热不均匀及变形量不均匀而开裂，锻造得到的钢锭如图1所示；同时因高温合金中的Si、Al、S、P、B、Al、Ti等元素容易在支晶间偏聚形成低熔点的硫化物、氧化物及硅酸盐，降低热加工塑性，并且高温合金GH4099由于其复杂的合金化配比和高合金化，在锻造过程中容易产生锻造裂纹和晶粒度不均匀，使得成材率较低，一般为51%。
所以怎样避免锻造钢锭开裂、提高高温合金GH4099锻造成材率是本领域技术人员期望解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种受热均匀、避免锻造钢锭开裂，提高成材率的高温合金GH4099锻造方法。
一种高温合金GH4099锻造方法，具体包括以下步骤：
（1）锻造前，将GH4099钢锭在1150℃的温度下，均匀化处理48h；
（2）预先加热锻造炉，将步骤（1）均匀化处理后的钢锭放置在锻造炉内，在中性气氛下进行锻造加热，此时锻造炉内的温度小于等于500℃，然后缓慢升温至890~910℃，保温1h以上；最后再缓慢升温至1140~1160℃，保温1h以上；
（3）对步骤（2）得到锻造加热后的钢锭进行锻造，开锻温度大于等于1050℃，终锻温度大于等于980℃；
（4）将步骤（3）得到钢锭放置在步骤（2）的锻造炉内并在1140~1160℃下保温1h以上，保温结束后重复步骤（3）；
（5）重复步骤（4）直至完成锻造过程，每次锻造变形量大于等于10%；
（6）将步骤（5）锻造后得到的钢锭放置在预热后的热炉内，然后关闭热炉，使钢锭缓慢空冷至室温即可。
进一步地，步骤（2）中升温速率小于等于100℃/h。
进一步地，步骤（5）中预热后的热炉的温度大于等于500℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过均匀化处理扩散消除或减小实际结晶条件下晶内成分不均匀和偏离于平衡的组织状态，改善合金材料的工艺性能和使用性能，锻造加热过程分两次升温和保温，有效保证了钢锭的受热均匀性，在后期锻造过程对变形量的控制以及后续缓慢冷却，能有效改善该钢碳化物及晶粒分布状态,从而消除了低倍粗晶及高倍晶粒混晶的组织缺陷，有效提高GH4099钢锭的锻造成材率。
附图说明
图1-现有锻造方法锻造得到的钢锭图片。
图2-本发明锻造得到的钢锭图片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
一种高温合金GH4099锻造方法，具体包括以下步骤：
（1）锻造前，将GH4099钢锭在1150℃的温度下，均匀化处理48h；
这样，均匀化处理可以通过扩散消除或减小实际结晶条件下晶内成分不均匀和偏离于平衡的组织状态，改善合金材料的工艺性能和使用性能。
（2）预先加热锻造炉，将步骤（1）均匀化处理后的钢锭放置在锻造炉内，在中性气氛下进行锻造加热，此时锻造炉内的温度小于等于500℃，然后缓慢升温至890~910℃，保温1h以上；最后再缓慢升温至1140~1160℃，保温1h以上；
这样，通过两次缓慢升温、两次保温可以保证钢锭内外温度的一致性，使得钢锭温度受热均匀，加热到再结晶温度以上的高温后，钢锭的变形抗力会减小，塑性提高，在锻造过程中能够有效保证变形量的均匀性，避免钢锭开裂。
（3）将步骤（2）得到锻造加热后的钢锭进行锻造，开锻温度大于等于1050℃，终锻温度大于等于980℃；
（4）将步骤（3）得到钢锭放置在步骤（2）的锻造炉内并在1140~1160℃下保温1h以上，保温结束后重复步骤（3）；
（5）重复步骤（4）直至完成锻造过程，每次锻造变形量大于等于10%；
钢锭锻造时，钢锭锻造开坯必须轻锤快打，待破碎铸态组织后方可加大锤击力度。控制变形量，每火变形量不小于10%，防止出现粗晶组织，提高成材率。最大变形量以不出现裂纹为限制条件。实际操作时，同一批次的钢锭有多根，在锻造炉内加热后，先对一根进行锻造，锻造完成后，再放置在锻造炉内保温，这时便对另一根钢锭进行锻造，如此循环以完成同一批次所有钢锭的锻造。
锻造过程中出现缺陷须及时清理，防止缺陷的扩大。如出现裂纹较多或较深应立即停止锻造。在变形较顺利时亦要控制变形速度和锤击力度，防止重锤、快速变形造成内部开裂甚至打爆。
（5）将步骤（4）锻造后得到的钢锭放置在预热后的热炉内，然后关闭热炉，使钢锭缓慢空冷至室温即可。
这样，可以有效避免锻造后的钢锭出现骤冷的情况，进一步提高钢锭锻造的成材率。具体实施时，可以将锻造后的钢锭放置在锻造炉内，待同一批次钢锭全部锻造结束后再关闭锻造炉，空冷至室温即可。
具体实施时，步骤（2）中升温速率小于等于100℃/h。
具体实施时，步骤（5）中预热后的热炉的温度大于等于500℃。
实施例1
将一批GH4099钢锭在1150℃的温度下，均匀化处理48h，同时加热锻造炉，当锻造炉内的温度为480℃时，将钢锭放置在锻造炉内进行锻造加热，并保证燃烧的天然气为中性，然后缓慢加热5h升温至900℃，保温2h后；再次缓慢加热3h升温至1150，保温1.5h；然后对锻造加热后的钢锭进行锻造，每火变形量为10%，然后放入锻造炉内保温一段时间后，再次进行锻造，直到完成该批次所有钢锭的锻造后，将钢锭放置在预热后的热炉内空冷至室温。
该批次钢锭的成材率达60%。
实施例2
将一批GH4099钢锭在1150℃的温度下，均匀化处理48h，同时加热锻造炉，当锻造炉内的温度为450℃时，将钢锭放置在锻造炉内进行锻造加热，并保证燃烧的天然气为中性，然后缓慢加热4.6h升温至910℃，保温1.5h后；再次缓慢加热2.5h升温至1140，保温1.5h；然后对锻造加热后的钢锭进行锻造，每火变形量为12%，然后放入锻造炉内保温一段时间后，再次进行锻造，直到完成该批次所有钢锭的锻造后，将钢锭放置在预热后的热炉内空冷至室温。
该批次钢锭的成材率达60.5%。锻造后的钢锭如图2所示。
最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种高温合金GH4099锻造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）锻造前，将GH4099钢锭在1150℃的温度下，均匀化处理48h；
（2）预先加热锻造炉，将步骤（1）均匀化处理后的钢锭放置在锻造炉内，在中性气氛下进行锻造加热，此时锻造炉内的温度小于等于500℃，然后缓慢升温至890~910℃，保温1h以上；最后再缓慢升温至1140~1160℃，保温1h以上；
（3）对步骤（2）得到锻造加热后的钢锭进行锻造，开锻温度大于等于1050℃，终锻温度大于等于980℃；
（4）将步骤（3）得到钢锭放置在步骤（2）的锻造炉内并在1140~1160℃下保温1h以上，保温结束后重复步骤（3）；
（5）重复步骤（4）直至完成锻造过程，每次锻造变形量大于等于10%；
（6）将步骤（5）锻造后得到的钢锭放置在预热后的热炉内，然后关闭热炉，使钢锭缓慢空冷至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金GH4099锻造方法，其特征在于，步骤（2）中升温速率小于等于100℃/h。
3.根据权利要求1所述的一种高温合金GH4099锻造方法，其特征在于，步骤（5）中预热后的热炉的温度大于等于500℃。
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