CN114892013A - 一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用 - Google Patents

一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114892013A
CN114892013A CN202210542270.XA CN202210542270A CN114892013A CN 114892013 A CN114892013 A CN 114892013A CN 202210542270 A CN202210542270 A CN 202210542270A CN 114892013 A CN114892013 A CN 114892013A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
hours
alloy
cobalt
chromium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210542270.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王坦
王长江
姬会爽
吴学利
任意
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Yuti New Material Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Yuti New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Yuti New Material Co ltd filed Critical Jiangsu Yuti New Material Co ltd
Priority to CN202210542270.XA priority Critical patent/CN114892013A/zh
Publication of CN114892013A publication Critical patent/CN114892013A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/18—Electroslag remelting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/023—Alloys based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用，所述含钴镍铬基高温合金包含按重量百分比计的以下元素：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的Fe、0.6％～1.0％的Al、2.4％～2.8％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3％的Co，余量为镍及不可避免的杂质元素。本发明通过真空感应熔炼、二次真空电渣熔炼以及两墩两拔再锻的工艺提高了高温合金承受冲击载荷能力和塑性变形抗力，并通过添加钴以及控制Al、Ti元素含量提高了合金的红硬度，制备得到的含钴镍铬基高温合金可作为钛合金锻造的模具，锻造寿命大于1500支，大大延长了模具的使用周期同时有利于降低生产钛合金的不良率。

Description

一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用。
背景技术
钛合金在锻造工序中采用的模具用钢为5CrMnMo钢，5CrMnMo钢也是应用最为广泛的热锻模具钢，热锻模具在使用过程中需承受载荷的周期性变化与高温和周期性的急冷急热作用，使得模具在使用一段时间后产生裂纹、掉块、结疤等缺陷。而5CrMnMo钢含碳量高，可焊性差，堆焊效果不理想，使用周期短。严重影响锻造效率，在锻造过程中经常发生因模具缺陷致使铸锭在加热炉中等待；滚圆过程中锻件出现凹坑的现象。而钛合金在高温条件下极易与空气中的氧、氢等发生化学反应，使铸锭表面增氢，氧化皮增厚，发生这种现象只能缓慢降温至室温，待模具修理完毕后再重新加热，极大的影响生产效率以及钛合金的制造良率。
目前有通过对5CrMnMo钢的化学元素进行微调来提高热作模具钢的性能，延长模具的使用周期。但未综合考虑模具材料的塑性变形抗力、红硬度等因素，从而改善效果有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用，通过工艺的改进、钴元素的引入以及配料元素的控制，制备得到一种具有高塑性变形抗力、红硬度以及抗压屈服强度的含钴镍铬基高温合金，可用于锻造钛合金，具有使用寿命长、锻件良率高等优点。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种含钴镍铬基高温合金，所述含钴镍铬基高温合金包含按重量百分比计的以下元素：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的Fe、0.6％～1.0％的Al、2.4％～2.8％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3的Co，余量为Ni及不可避免的杂质元素。
进一步地，所述含钴镍铬基高温合金中，Co元素的含量为0.9％～1.2％。
钴在镍中的溶解度很大，镍的原子半径为0.062nm，钴的原子半径为0.063 nm，两种元素非常接近，具有良好的相适性，Co元素的引入使得固溶强化作用加强，由此改善了基体相的性质，提高了基体相的塑性，同时增加了界面结合力，经过固溶时效处理后，提高了合金强度和塑性。合金的强度随温度升高而升高，同时塑性也较高，因此不会出现严重脆化现象，有效提高了合金的红硬度。
本发明第二方面提供了一种第一方面所述含钴镍铬基高温合金的制备方法，包括以下步骤：
S1：根据以下的元素比例进行配料：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、 0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的 Fe、0.6％～1.1％的Al、2.4％～2.85％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3％的Co，余量为镍；
S2：采用真空感应熔炼将上述配料熔炼，待合金化均匀后浇铸得到电极锭，再进行二次电渣重熔，制备得到电渣锭；
S3：对上述制备得到的电渣锭进行均匀化处理，得到合金铸锭；
S4：将高温合金铸锭进行两墩两拔再锻造处理，每道次变形量控制在 10-20％范围内；
S5：对锻造后的铸锭依次进行固溶热处理和时效热处理，得到所述含钴镍铬基高温合金。
进一步地，S1中，配料的原料包括电解镍板、高纯铬块、硅块、锰块、铁块、铝豆、钛板、钴块、硼块。
进一步地，考虑Al和Ti源烧损情况，加入的配料略高于配方中的元素含量。Al和Ti元素在工艺过程中会有部分被烧损，且元素烧损后无法通过后续的热加工处理来改善，因此需在配料时进行控制。
进一步地，所述Cr源为高纯铬块。
进一步地，所述Fe源为高纯铁块，在入炉前采用人工修磨抛光表面氧化皮。
进一步地，S2中，真空感应熔炼时，真空度≤1.0*10-4MPa，加料时首先加入Fe源、Ni源，再加入Cr源进行精炼；待精炼取样测定主元素后升温至 1480～1500℃，保温15-20分钟后加入Si源、Mn源和Co源；保温15-20分钟后再加入Al源、Ti源和B源，待原料全部化清后均温12-15分钟，升温至浇铸温度1520-1550℃浇铸。
进一步地，所述主元素为Fe、Ni、Cr。
进一步地，真空感应熔炼开始加料前，采用镁砂打炉，打炉完毕用纯镍板进行洗护。
进一步地，S2中，二次电渣重熔在氩气气氛下进行，采用5％～6％电极锭重量的4Ti渣系(渣中添加适量的氧化钙、铝豆)，熔速为5.9～6.3Kg/min。
进一步地，S3中，所述均匀化处理具体为：将铸锭加热至1045～1055℃，保温1～2小时，继续升温至1120～1150℃，保温22～24小时；其中，自炉温升高至1045～1055℃，升温速率不得高于10℃/min，继续升温至1120～1150℃，升温速率不得高于5℃/min。
进一步地，S4中，所述锻造处理的温度制度为：将高温铸锭在700℃以下温度入炉，4小时升温至995～1005℃，均温2个小时，3小时升温至 1145～1155℃，保温3～4小时，终锻温度950～960℃。
进一步地，锻比＞3。
进一步地，S5中，所述固溶热处理的温度制度为：固溶温度1020～1030℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
进一步地，S5中，所述时效热处理的温度制度为：时效温度750～755℃，保温时间8～9小时，以50℃/h炉冷至620～625℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
本发明第三方面提供了一种模具，由第一方面所述的含钴镍铬基高温合金加工得到。
本发明第四方面提供了一种第三方面所述的模具在钛合金锻造中的应用。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过在GH4033A中添加适量的钴元素以及对铝和钛元素的控制，采用真空感应熔炼+二次真空电渣熔炼的工艺，并结合两墩两拔再锻的工艺，有效提高了合金承受冲击载荷能力、红硬度以及塑性变形抗力。
2.本发明合成的含钴镍铬基高温合金可用于制备钛合金锻件的模具，该高温合金模具在使用过程中未发现结疤、掉块现象，并在周期性的载荷作用下未发生塑性变形，可保证锻件尺寸的精度，提高锻件的成材率，有效降低钛合金锻件的生产成本；同时本发明制备的高温合金模具的使用寿命＞1500支铸锭，远高于现有的基于5CrMnMo钢的模具。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例涉及一种含钴镍铬基高温合金模具的制备，所述高温合金模具包含按重量百分比计的以下元素：C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、 S：≤0.001％、P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、 Co：0.95％、余量为Ni；其制备方法包括以下步骤：
(1)根据C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、S：≤0.001％、 P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、Co：0.95％、余量为Ni的配比，对原料电解镍板、高纯铬块、硅块、锰块、铁块、铝豆、钛板、钴块、硼块进行称重；
(2)在真空度≤1.0*10-4MPa的条件下，用镁砂打炉，打炉完毕用纯镍板洗炉，然后加入铁块和镍板，再加入高纯铬块进行精炼，待料全部化清后测定主元素后升温至1480～1500℃，保温15～20分钟后加入硅块、锰块和钴块，再保温15～20分钟再加入铝豆、钛板和硼块，待料全部化清后均温12～15分钟后，升温至浇铸温度1520～1550℃浇铸，将得到的电极锭通身滚抛，焊接假电极进行二次电渣重熔，得到电渣锭；
(3)将电渣锭加热至1050±5℃时保温1～2小时，继续升温至 1120～1150℃，保温22～24小时得到高温合金铸锭；
(4)将高温合金铸锭进行锻造，两墩两拔，开坯至340*520mm板坯，每道次变形量控制在10-20％范围内；锻造的温度制度为：将高温铸锭在700℃以下温度入炉，4小时升温至995～1005℃，均温2个小时，3小时升温至 1145～1155℃，保温3～4小时，终锻温度950～960℃；
(5)将步骤(4)处理后的铸锭依次进行固溶热处理和时效热处理；固溶热处理的温度制度为：固溶温度1020～1030℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷；时效热处理的温度制度为：时效温度750～755℃，保温时间8～9小时，以50℃/h炉冷至620～625℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
(6)对制备得到的含钴镍铬基高温合金按照图纸进行机加工制备模具，并电解抛光模具的使用面，得到高温合金模具。
实施例2
本实施例涉及一种含钴镍铬基高温合金模具的制备，所述高温合金模具包含按重量百分比计的以下元素：C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、 S：≤0.001％、P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、 Co：1.2％、余量为Ni；其制备方法包括以下步骤：
(1)根据C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、S：≤0.001％、 P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、Co：1.2％、余量为Ni的配比，对原料电解镍板、高纯铬块、硅块、锰块、铁块、铝豆、钛板、钴块、硼块进行称重；
(2)在真空度≤1.0*10-4MPa的条件下，用镁砂打炉，打炉完毕用纯镍板洗炉，然后加入铁块和镍板，再加入高纯铬块进行精炼，待料全部化清后测定主元素后升温至1480～1500℃，保温15～20分钟后加入硅块、锰块和钴块，再保温15～20分钟再加入铝豆、钛板和硼块，待料全部化清后均温12～15分钟后，升温至浇铸温度1520～1550℃浇铸，将得到的电极锭通身滚抛，焊接假电极进行二次电渣重熔，得到电渣锭；
(3)将电渣锭加热至1050±5℃时保温1～2小时，继续升温至1120～1150℃，保温22～24小时得到高温合金铸锭；
(4)将高温合金铸锭进行锻造，两墩两拔，开坯至340*520mm板坯，每道次变形量控制在10-20％范围内；锻造的温度制度为：将高温铸锭在700℃以下温度入炉，4小时升温至995～1005℃，均温2个小时，3小时升温至1145～1155℃，保温3～4小时，终锻温度950～960℃；
(5)将步骤(4)处理后的铸锭依次进行固溶热处理和时效热处理；固溶热处理的温度制度为：固溶温度1020～1030℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷；时效热处理的温度制度为：时效温度750～755℃，保温时间8～9小时，以50℃/h炉冷至620～625℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
(6)对制备得到的含钴镍铬基高温合金按照图纸进行机加工制备模具，并电解抛光模具的使用面，得到高温合金模具。
对比例1
本对比例采用市售的310*510mm方坯的5CrMnMo钢作为热锻模具钢，该 5CrMnMo钢包含按重量百分比计的以下元素：C：0.52％、Si：0.39％、Mn：1.40％、 Cr：0.75％、Mo：0.21％、S：0.011％、P：0.012％、余量为Fe。按照以下工艺对5CrMnMo钢进行处理：
(1)淬火工艺：随炉升温至580～620℃，保温30分钟，继续加热至 830～850℃，保温1～2小时，油冷；
(2)回火工艺：二次回火，随炉升温至490±5℃，保温2.5～3小时，空冷，然后再将炉温升至510±5℃，保温2.5～3小时，空冷；
(3)将上述处理后的5CrMnMo钢按照图纸进行机加工制备模具。
对比例2
本对比例采用GH4033高温合金制备模具，所述高温合金模具包含按重量百分比计的以下元素：C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、S≤0.001％、 P≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、余量为Ni；其制备方法包括以下步骤：
(1)根据C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、S≤0.001％、 P≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、余量为Ni 的配比，对原料电解镍板、硅块、锰块、铁块、铝豆、钛板、硼块进行称重；
(2)在真空度≤1.0*10-4MPa的条件下，用镁砂打炉，打炉完毕用纯镍板洗炉，然后加入铁块和镍板，待料全部化清后测定主元素后升温至 1480～1500℃，保温15～20分钟后加入硅块和锰块，再保温15～20分钟再加入铝豆、钛板和硼块，待料全部化清后均温12～15分钟后，升温至浇铸温度 1520～1550℃浇铸，将得到的电极锭通身滚抛，焊接假电极进行二次电渣重熔，得到电渣锭；
(3)将电渣锭加热至1050±5℃时保温1～2小时，继续升温至 1120～1150℃，保温22～24小时得到高温合金铸锭；
(4)将高温合金铸锭进行锻造，两墩两拔，开坯至340*520mm板坯，每道次变形量控制在10-20％范围内；锻造的温度制度为：将高温铸锭在700℃以下温度入炉，4小时升温至995～1005℃，均温2个小时，3小时升温至 1145～1155℃，保温3～4小时，终锻温度950～960℃；
(5)将步骤(4)处理后的铸锭依次进行固溶热处理和时效热处理；固溶热处理的温度制度为：固溶温度1020～1030℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷；时效热处理的温度制度为：时效温度750～755℃，保温时间8～9小时，以50℃/h炉冷至620～625℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
(6)对制备得到的GH4033高温合金按照图纸进行机加工制备模具，并电解抛光模具的使用面，得到合金模具。
对比例3
本对比例涉及一种含钴镍铬基高温合金模具的制备，所述高温合金模具包含按重量百分比计的以下元素：C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、 S：≤0.001％、P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、 Co：0.42％、余量为Ni；其制备方法包括以下步骤：
(1)根据C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、S：≤0.001％、P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、Co：0.42％、余量为Ni的配比，对原料电解镍板、高纯铬块、硅块、锰块、铁块、铝豆、钛板、钴块、硼块进行称重；
(2)在真空度≤1.0*10-4MPa的条件下，用镁砂打炉，打炉完毕用纯镍板洗炉，然后加入铁块和镍板，再加入高纯铬块进行精炼，待料全部化清后测定主元素后升温至1480～1500℃，保温15～20分钟后加入硅块、锰块和钴块，再保温15～20分钟再加入铝豆、钛板和硼块，待料全部化清后均温12～15分钟后，升温至浇铸温度1520～1550℃浇铸，将得到的电极锭通身滚抛，焊接假电极进行二次电渣重熔，得到电渣锭；
(3)将电渣锭加热至1050±5℃时保温1～2小时，继续升温至 1120～1150℃，保温22～24小时得到高温合金铸锭；
(4)将高温合金铸锭进行锻造，两墩两拔，开坯至340*520mm板坯，每道次变形量控制在10-20％范围内；锻造的温度制度为：将高温铸锭在700℃以下温度入炉，4小时升温至995～1005℃，均温2个小时，3小时升温至 1145～1155℃，保温3～4小时，终锻温度950～960℃；
(5)将步骤(4)处理后的铸锭依次进行固溶热处理和时效热处理；固溶热处理的温度制度为：固溶温度1020～1030℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷；时效热处理的温度制度为：时效温度750～755℃，保温时间8～9小时，以50℃/h炉冷至620～625℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
(6)对制备得到的含钴镍铬基高温合金按照图纸进行机加工制备模具，并电解抛光模具的使用面，得到合金模具。
对比例4
本对比例涉及一种含钴镍铬基高温合金模具的制备，所述高温合金模具包含按重量百分比计的以下元素：C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、 S：≤0.001％、P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、Co：1.32％、余量为Ni；其制备方法包括以下步骤：
(1)根据C：0.051％、Si：0.152％、Mn：0.1％、Cr：21.04％、S：≤0.001％、 P：≤0.001％、Fe：2.258％、Al：0.772％、Ti：2.724％、B：0.006％、Co：1.32％、余量为Ni的配比，对原料电解镍板、高纯铬块、硅块、锰块、铁块、铝豆、钛板、钴块、硼块进行称重；
(2)在真空度≤1.0*10-4MPa的条件下，用镁砂打炉，打炉完毕用纯镍板洗炉，然后加入铁块和镍板，再加入高纯铬块进行精炼，待料全部化清后测定主元素后升温至1480～1500℃，保温15～20分钟后加入硅块、锰块和钴块，再保温15～20分钟再加入铝豆、钛板和硼块，待料全部化清后均温12～15分钟后，升温至浇铸温度1520～1550℃浇铸，将得到的电极锭通身滚抛，焊接假电极进行二次电渣重熔，得到电渣锭；
(3)将电渣锭加热至1050±5℃时保温1～2小时，继续升温至 1120～1150℃，保温22～24小时得到高温合金铸锭；
(4)将高温合金铸锭进行锻造，两墩两拔，开坯至340*520mm板坯，每道次变形量控制在10-20％范围内；锻造的温度制度为：将高温铸锭在700℃以下温度入炉，4小时升温至995～1005℃，均温2个小时，3小时升温至 1145～1155℃，保温3～4小时，终锻温度950～960℃；
(5)将步骤(4)处理后的铸锭依次进行固溶热处理和时效热处理；固溶热处理的温度制度为：固溶温度1020～1030℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷；时效热处理的温度制度为：时效温度750～755℃，保温时间8～9小时，以50℃/h炉冷至620～625℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
(6)对制备得到的含钴镍铬基高温合金按照图纸进行机加工制备模具，并电解抛光模具的使用面，得到合金模具。
性能对比
对上述实施例及对比例中制备的合金模具进行性能测试，测试标准如下：
洛氏硬度测试标准：GB/T230.1-2004；
力学性能实验取样位置和样品制备标准：GB/T2975-2018；
室温拉伸试验标准：GB/T228.1-2010；
高温拉伸试验标准：GB/T4338-2006。
测试结果如下表1所示：
表1不同合金的相关性能测试结果
样品 合金硬度/HRC 抗拉强度/MPa 700℃高温抗拉强度/MPa 使用寿命
实施例1 35-37 790 830 ＞1500支
实施例2 34-36 800 840 ＞1500支
对比例1 42-44 1500 - 6-100支
对比例2 29-32 680 690 120～200支
对比例3 29-33 690 740 120～200支
对比例4 34-36 780 815 ＞1500支
采用对比例1制备的5CrMnMo钢模具用于锻造钛合金，由于5CrMnMo 钢表面容易高温氧化，锻造6支铸锭后就需要进行修磨，当铸造铸锭数量达到 100左右时，就需要进行堆焊修磨；采用对比例2、3制备的GH4033高温合金模具、低钴含量的GH4033高温合金模具作为钛合金锻造模具，当锻造120支钛合金铸锭时，模具表面出现细裂纹，通过打磨可去除表面的细裂纹继续使用，当锻造铸锭数量达到200左右时，模具表面出现结疤、凹坑等缺陷，需要进行堆焊打磨作业。
使用实施例1、2及对比例4制备的含钴镍铬基高温合金模具用于锻造钛合金，锻造1500支铸锭后未观察到掉块、开裂及结疤等缺陷，且对模具的内部进行UT探伤，未发现内部缺陷，以及对钛合金的外观尺寸进行测量也未发现尺寸超差的情况，保证了锻件尺寸的精度，提高锻件的成材率的同时降低了钛合金锻件的生产成本。此外，由实施例1、2及对比例4制备的不同钴含量的含钴镍铬基高温合金模具的性能测试结果可知，随着钴含量的增加，其强度和延伸率增加。当钴含量为1.2％时达到最高值，超过1.2％后，合金性能无明显改善并有下降趋势。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种含钴镍铬基高温合金，其特征在于，所述含钴镍铬基高温合金包含按重量百分比计的以下元素：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的Fe、0.6％～1.0％的Al、2.4％～2.8％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3％的Co，余量为Ni及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种含钴镍铬基高温合金，其特征在于，所述含钴镍铬基高温合金中，Co元素的含量为0.9％～1.2％。
3.一种权利要求1所述的含钴镍铬基高温合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据以下的元素比例进行配料：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的Fe、0.6％～1.1％的Al、2.4％～2.85％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3％的Co，余量为镍；
S2：采用真空感应熔炼将上述配料熔炼，待合金化均匀后浇铸得到电极锭，再进行二次电渣重熔，制备得到电渣锭；
S3：对上述制备得到的电渣锭进行均匀化处理，得到合金铸锭；
S4：将合金铸锭进行两墩两拔再锻造处理，每道次变形量控制在10-20％范围内；
S5：对锻造后的铸锭依次进行固溶热处理和时效热处理，得到所述含钴镍铬基高温合金。
4.根据权利要求3所述的一种含钴镍铬基高温合金的制备方法，其特征在于，S2中，真空感应熔炼时，真空度≤1.0*10-4MPa，加料时首先加入Fe源、Ni源，再加入Cr源进行精炼；待精炼取样测定主元素后升温至1480～1500℃，保温15-20分钟后加入Si源、Mn源和Co源；保温15-20分钟后再加入Al源、Ti源和B源，待原料全部化清后均温12-15分钟，升温至浇铸温度1520-1550℃浇铸；二次电渣重熔在氩气气氛下进行，采用5％～6％电极锭重量的4Ti渣系，熔速为5.9～6.3Kg/min。
5.根据权利要求4所述的一种含钴镍铬基高温合金的制备方法，其特征在于，真空感应熔炼开始加料前，采用镁砂打炉，打炉完毕用纯镍板进行洗护。
6.根据权利要求3所述的一种含钴镍铬基高温合金的制备方法，其特征在于，S3中，所述均匀化处理具体为：将铸锭加热至1045～1055℃，保温1～2小时，继续升温至1120～1150℃，保温22～24小时；其中，自炉温升高至1045～1055℃，升温速率不得高于10℃/min，继续升温至1120～1150℃，升温速率不得高于5℃/min。
7.根据权利要求3所述的一种含钴镍铬基高温合金的制备方法，其特征在于，S4中，所述锻造处理的温度制度为：将高温铸锭在700℃以下温度入炉，4小时升温至995～1005℃，均温2个小时，3小时升温至1145～1155℃，保温3～4小时，终锻温度950～960℃；锻比＞3。
8.根据权利要求3所述的一种含钴镍铬基高温合金的制备方法，其特征在于，S5中，所述固溶热处理的温度制度为：固溶温度1020～1030℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷；所述时效热处理的温度制度为：时效温度750～755℃，保温时间8～9小时，以50℃/h炉冷至620～625℃，保温时间8～9小时，冷却方式为空冷。
9.一种模具，其特征在于，所述模具由权利要求1或2所述的含钴镍铬基高温合金加工得到。
10.权利要求9所述的一种模具在钛合金锻造中的应用。
CN202210542270.XA 2022-05-18 2022-05-18 一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用 Pending CN114892013A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210542270.XA CN114892013A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210542270.XA CN114892013A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114892013A true CN114892013A (zh) 2022-08-12

Family

ID=82724622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210542270.XA Pending CN114892013A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114892013A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH093577A (ja) * 1995-06-15 1997-01-07 Daido Steel Co Ltd 熱間押出ダイス用材料およびその製造方法
CN107217174A (zh) * 2017-05-03 2017-09-29 四川六合锻造股份有限公司 Ni‑Cr基高温合金及其制备与检测方法
CN108315599A (zh) * 2018-05-14 2018-07-24 钢铁研究总院 一种高钴镍基高温合金及其制备方法
US20200239993A1 (en) * 2017-02-17 2020-07-30 The Japan Steel Works, Ltd. Ni-based alloy, gas turbine material, and method for manufacturing ni-based alloy
CN113862571A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 江苏宇钛新材料有限公司 镍铬高温合金及其制备方法与应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH093577A (ja) * 1995-06-15 1997-01-07 Daido Steel Co Ltd 熱間押出ダイス用材料およびその製造方法
US20200239993A1 (en) * 2017-02-17 2020-07-30 The Japan Steel Works, Ltd. Ni-based alloy, gas turbine material, and method for manufacturing ni-based alloy
CN107217174A (zh) * 2017-05-03 2017-09-29 四川六合锻造股份有限公司 Ni‑Cr基高温合金及其制备与检测方法
CN108315599A (zh) * 2018-05-14 2018-07-24 钢铁研究总院 一种高钴镍基高温合金及其制备方法
CN113862571A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 江苏宇钛新材料有限公司 镍铬高温合金及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑来苏等编写: "《铸造合金及其熔炼》", 31 December 1994, 西北工业大学出版社, pages: 243 - 244 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220119931A1 (en) Preparation method of nickel-based wrought superalloy wheel disk forgings used at high temperature
CN111235484B (zh) 一种高强高硬低密度钢及其制备方法和应用
CN109112423B (zh) 一种优良低温韧性特厚合金钢板及其制备方法
EP2660348B1 (en) Die steel having superior rusting resistance and thermal conductivity, and method for producing same
CN103255351B (zh) 一种高均质大规格超高强度钢锭及其制造方法
CN111893367A (zh) 一种以连铸板坯生产5CrNi2MoV热作模具钢钢板的方法
CN111057934A (zh) 一种高性能热作模具钢及其生产工艺
CN113846247A (zh) W-Mo-Co强化高温合金热轧棒材及其制备方法
CN115369332A (zh) 一种马氏体时效超高强度钢及其制备方法
CN112375949A (zh) 一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺
CN111647721A (zh) 一种解决高合金结构钢调质后低温冲击功偏低的方法
CN115896419A (zh) 一种gh2132合金棒材的制备方法和应用
CN112410618B (zh) Gh4698高温合金模具制备方法
CN112680652A (zh) 一种Cr-Mo低合金压力容器用钢板及其制备方法
CN111979487A (zh) 一种高塑韧性低合金超高强度钢及制备方法
CN115449703B (zh) 一种适用于冷锻加工的等温退火齿轮钢棒材及其制造方法
CN114000027B (zh) Uns n08120锻环及其制造方法
CN116555672A (zh) 一种高强韧性中锰钢板材及其制备方法
CN114892013A (zh) 一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用
CN116005078A (zh) 一种层状异构组织高强钢的制造方法
CN116083697A (zh) 一种中碳热作模具钢的生产方法
CN113862571A (zh) 镍铬高温合金及其制备方法与应用
CN110885947A (zh) 一种高性能强韧热作模具钢及其制备方法
CN112708788B (zh) 一种提高k403合金塑性的方法，模具材料和制品
CN114959488B (zh) 一种工业纯铁中厚板及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination