CN115106796A - 一种gh6159合金大规格冷拉棒材生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金技术领域，具体公开一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺。所述生产工艺包括以下步骤：将所述GH6159自耗锭经锻造开坯、轧制开坯，形成棒材；将所述棒材进行固溶处理、水冷，得到预处理棒材；对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在47％～49％，单次变形量控制在10％～12％，冷拔过程不少于5道次，所述每道次间以CaCO3和润滑脂为润滑剂进行润滑处理；将所述冷拔棒材进行矫直、磨削加工，得到直径大于18mm的GH6159合金冷拉棒材。本申请通过控制单道次冷拔变形的分配，使得棒材在每道次中硬度和强度在不断升高过程中依旧能保证冷拔机的正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺。
背景技术
高温合金紧固件是军用、民用航空发动机的重要承力连接件，主要用于航空发动机转子级间、转子与传动***、机匣级间的连接等部位的连接。紧固件有高强螺栓螺钉、自锁螺母、螺桩、螺套等100余种，有MJ4-MJ24等600余种直径规格。
GH6159合金是美国SPS公司于上世纪80年代开发的高强紧固件专用材料，是高温合金紧固件体系中的关键材料之一。因其属于典型的多相合金(MP)，用途极为广泛，是目前600℃环境下强度最高的紧固件材料，也是600℃高强螺栓的唯一选材。GH6159合金主要用于高压压气机、燃烧室、涡轮部件等部位的盘-轴、盘后连接等。随着发动机的逐代升级，直径小于18mm的小规格冷拉棒材已不能满足新型号发动机的需求，对于直径大于18mm的大规格高强度的GH6159冷拉棒材的研制与使用十分急迫。
由于直径大于18mm的冷拉棒材的规格太大，导致其冷拔难度成倍增加，尤其是单道次冷拔变形的分配及冷拔过程中的润滑效果。若是冷拔分配不合理，随着冷拔道次越来越多，棒材的硬度越来越高，会导致冷拔机无法正常工作；而且随着冷拔次数的增加，棒材的润滑难度大大增加，目前的润滑工艺难以满足拉拔的要求，还会对冷拔模具及冷拔设备造成不可逆转的伤害。
发明内容
针对现有大规格冷拉棒材的单道次冷拔变形分配不合理以及冷拔过程中润滑难以满足使用要求等问题，本发明提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：
步骤一、将所述GH6159自耗锭经锻造开坯、轧制开坯，形成棒材；
步骤二、将所述棒材进行固溶处理、水冷，得到预处理棒材；
步骤三、对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在47％～49％，单次变形量控制在10％～12％，冷拔过程不少于5道次，所述每道次间以CaCO3和润滑脂为润滑剂进行润滑处理；
步骤四、将所述冷拔棒材进行矫直、磨削加工，得到直径大于18mm的GH6159合金冷拉棒材。
相对于现有技术，本申请提供的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺具有以下优势：
本申请通过控制单道次冷拔变形的分配，从而控制冷变形过程中的滑移以及变形程度的增加，进而控制位错密度的增加，使得棒材在每道次中硬度和强度在不断升高过程中能依旧保证冷拔机的正常使用；同时随着冷拔道次越来越多，棒材与模具之间摩擦力也在增加，本申请以CaCO3和润滑脂为润滑剂，润滑脂能使碳酸钙晶粒更均匀的分布在棒材表面，而碳酸钙能提高润滑脂的疏水性能和表面硬化，从而使棒材获得极好的润滑效果，促进拉拔过程的顺利进行，还能避免对拉拔模具以及拉拔设备造成不可逆转的伤害。
可选的，步骤一中，所述棒材的直径不小于28mm。
可选的，所述CaCO3和润滑脂的质量比为0.8～1.2:1。
本申请通过控制CaCO3和润滑脂的质量比，避免了碳酸钙因较大的表面能产生聚集，使得润滑剂具有优异的分散性和润滑性能，有利于拉拔过程的进行。
可选的，所述CaCO3的细度为400目～600目。
优选的碳酸钙的细度使得润滑剂形成完整的润滑层，有效提高润滑剂的抗压、抗磨以及耐高温的性能，
可选的，步骤三中，所述每道次间对所述预处理棒材进行抛光，形成表面粗糙度为3.2～6.3的预处理棒材。
可选的，所述每道次间采用40目～100目的砂轮进行抛光。
本申请通过每道次间进行抛光，提高棒材的表面粗糙度，进而有利于拉拔过程的进行。
可选的，步骤三中，所述每道次间不进行退火处理。
可选的，所述锻造开坯的条件为：加热温度为1080℃～1150℃，加热时间为2h～3h，每火次变形量为25％～40％，开锻温度不低于1060℃，终锻温度不低于1020℃。
可选的，所述热轧开坯的条件为：加热温度为1080℃～1150℃，加热时间为1h～2h，每火次变形量为35％～45％，开轧温度不低于1060℃，终轧温度不低于1020℃。
可选的，所述固溶处理的条件为：温度为1040℃～1060℃，保温时间为4h～8h。
优选的锻造开坯、热轧开坯、固溶处理的条件有利于提高棒材的强度，为后续的冷拔变形加工提供有理保障和基础。
可选的，所述水冷的条件为：所述棒材入水的温度大于1000℃，所述棒材出水的温度小于200℃。
可选的，所述冷拔棒材于冷拔变形加工结束后2h～24h内进行矫直。
本申请通过对冷拔棒材进行矫直，能够释放应力，避免棒材炸裂。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：
步骤一、将所述GH6159自耗锭经锻造开坯、轧制开坯，形成直径为34mm的棒材；
上述锻造开坯的条件为：加热温度为1090℃±10℃，加热时间为2.5h，每火次变形量为30％，开锻温度为1080℃，终锻温度为1020℃；
上述热轧开坯的条件为：加热温度为1120℃±10℃，加热时间为1.5h，每火次变形量为40％，开轧温度为1100℃，终轧温度为1060℃；
步骤二、将所述棒材于1050℃条件下固溶处理6h；然后进行水冷，扒皮，得直径为30.6mm的预处理棒材；上述棒材入水的温度为1040℃，上述棒材出水的温度为150℃；
步骤三、对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在48.31％，冷拔过程为6道次，第1道次的变形量控制在11.5％，第2道次的变形量控制在11％，第3～6道次的单次变形量分别均控制在10％，所述每道次间以质量比为1:1的CaCO3和润滑脂为润滑剂进行润滑处理，还采用80目的砂轮对上述预处理棒材进行抛光，使得预处理棒材的表面粗糙度为3.2，上述CaCO3的细度为500目；
步骤四、上冷拔变形加工完成5h内，将所述冷拔棒材于进行矫直、磨削加工，得到直径为22mm±0.03mm的GH6159合金冷拉棒材。
实施例2
本发明实施例提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：
步骤一、将所述GH6159自耗锭经锻造开坯、轧制开坯，形成直径为34mm的棒材；
上述锻造开坯的条件为：加热温度为1140℃±10℃，加热时间为3h，每火次变形量为25％，开锻温度为1120℃，终锻温度为1080℃；
上述热轧开坯的条件为：加热温度为1090℃±10℃，加热时间为2h，每火次变形量为35％，开轧温度为1070℃，终轧温度为1020℃；
步骤二、将所述棒材于1040℃条件下固溶处理8h；然后进行水冷，扒皮，得直径为30.3mm的预处理棒材；上述棒材入水的温度为1020℃，上述棒材出水的温度为100℃；
步骤三、对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在47.3％，冷拔过程为5道次，单次变形量分别均控制在12％，所述每道次间以质量比为0.8:1的CaCO3和润滑脂为润滑剂进行润滑处理，还采用40目的砂轮对上述预处理棒材进行抛光，使得预处理棒材的表面粗糙度为6.3，上述CaCO3的细度为400目；
步骤四、上冷拔变形加工完成10h内，将所述冷拔棒材于进行矫直、磨削加工，得到直径为22mm±0.02mm的GH6159合金冷拉棒材。
实施例3
本发明实施例提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：
步骤一、将所述GH6159自耗锭经锻造开坯、轧制开坯，形成直径为38mm的棒材；
上述锻造开坯的条件为：加热温度为1120℃±10℃，加热时间为2h，每火次变形量为40％，开锻温度为1100℃，终锻温度为1050℃；
上述热轧开坯的条件为：加热温度为1140℃±10℃，加热时间为1h，每火次变形量为45％，开轧温度为1120℃，终轧温度为1080℃；
步骤二、将所述棒材于1060℃条件下固溶处理4h；然后进行水冷，扒皮，得直径为35mm的预处理棒材；上述棒材入水的温度为1040℃，上述棒材出水的温度为180℃；
步骤三、对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在49.0％，冷拔过程为6道次，第1道次的变形量控制在12％，第2道次的变形量控制在11.5％，第3～6道次的单次变形量分别均控制在10％，所述每道次间以质量比为1.2:1的CaCO3和润滑脂为润滑剂进行润滑处理，还采用100目的砂轮对上述预处理棒材进行抛光，使得预处理棒材的表面粗糙度为6.3，上述CaCO3的细度为600目；
步骤四、上冷拔变形加工完成23h内，将所述冷拔棒材于进行矫直、磨削加工，得到直径为25mm±0.03mm的GH6159合金冷拉棒材。
为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。
对比例1
本对比例提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，与实施例1的类似，区别仅在于：步骤三中，对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在48.16％，冷拔过程为7道次，第1～2道次的变形量分别均控制在9.5％，第3～6道次的单次变形量分别均控制在9％，第7道次的单次变形量控制在8％。
对比例2
本对比例提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，与实施例1的类似，区别仅在于：步骤三中，对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在48.16％，冷拔过程为4道次，第1～2道次的变形量分别均控制在16％，第3道次的单次变形量控制在15％，第4道次的单次变形量控制在14％。
对比例3
本对比例提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，与实施例1的类似，区别仅在于：步骤三中，对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在48.16％，冷拔过程为4道次，第1道次的变形量控制在18％，第2道次的单次变形量控制在15％，第3～4道次的单次变形量分别均控制在14％。
对比例4
本对比例提供一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，与实施例1的类似，区别仅在于：步骤三中，所述每道次间以质量比为1:1的MoS2和润滑脂为润滑剂进行润滑处理，但是进行至第3次拉拔时因润滑剂的润滑作用不到位，导致棒材断裂。
为了更好的说明本发明实施例提供的直径大于18mm的GH6159合金冷拉棒材的特性，下面将实施例1～3以及对比例1～3制备的GH6159合金冷拉棒材分别进行力学性能测试，测试结果如下表1所示。
表1检测结果
从表1中可以看出，本申请通过控制单到次变形量，使得棒材在每道次中硬度和强度在不断升高过程依旧保证冷拔机的正常使用，并且还具有优异的力学性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述生产工艺包括以下步骤：
步骤一、将所述GH6159自耗锭经锻造开坯、轧制开坯，形成棒材；
步骤二、将所述棒材进行固溶处理、水冷，得到预处理棒材；
步骤三、对所述预处理棒材进行冷拔变形加工，得冷拔棒材，其中冷拔变形量控制在47％～49％，单次变形量控制在10％～12％，冷拔过程不少于5道次，所述每道次间以CaCO3和润滑脂为润滑剂进行润滑处理；
步骤四、将所述冷拔棒材进行矫直、磨削加工，得到直径大于18mm的GH6159合金冷拉棒材。
2.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述CaCO3和润滑脂的质量比为0.8～1.2:1；和/或
所述CaCO3的细度为400目～600目。
3.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：步骤三中，所述每道次间对所述预处理棒材进行抛光，形成表面粗糙度为3.2～6.3的预处理棒材。
4.如权利要求3所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述每道次间采用40目～100目的砂轮进行抛光。
5.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：步骤三中，所述每道次间不进行退火处理。
6.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述锻造开坯的条件为：加热温度为1080℃～1150℃，加热时间为2h～3h，每火次变形量为25％～40％，开锻温度不低于1060℃，终锻温度不低于1020℃。
7.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述热轧开坯的条件为：加热温度为1080℃～1150℃，加热时间为1h～2h，每火次变形量为35％～45％，开轧温度不低于1060℃，终轧温度不低于1020℃。
8.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述固溶处理的条件为：温度为1040℃～1060℃，保温时间为4h～8h。
9.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述水冷的条件为：所述棒材入水的温度大于1000℃，所述棒材出水的温度小于200℃。
10.如权利要求1所述的GH6159合金大规格冷拉棒材生产工艺，其特征在于：所述冷拔棒材于冷拔变形加工结束后2h～24h内进行矫直。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘莹莹: "金属挤压、拉拔工艺及工模具设计", 冶金工业出版社, pages: 311 - 312 * |
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