RU2368695C1 - Способ получения изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава - Google Patents
Способ получения изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368695C1 RU2368695C1 RU2008102892/02A RU2008102892A RU2368695C1 RU 2368695 C1 RU2368695 C1 RU 2368695C1 RU 2008102892/02 A RU2008102892/02 A RU 2008102892/02A RU 2008102892 A RU2008102892 A RU 2008102892A RU 2368695 C1 RU2368695 C1 RU 2368695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- phase
- deformation
- product
- ingot
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления изделий из высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе. Способ включает трехступенчатый отжиг слитка, охлаждение на воздухе, деформацию в двухфазной области с получением заготовки и термическую обработку. Перед деформацией осуществляют нагрев заготовки от температуры на 600÷700°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы до температуры на 50÷60°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы со скоростью 60÷80°С/ч. Деформацию осуществляют прессованием слитка со скоростью 50÷70 мм/с и степенью деформации 60÷70%. Технический результат - получение изделия сложной конфигурации с высоким уровнем механических свойств. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления изделий из высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе, содержащих 30-35% упрочняющей γ'-фазы, таких как диски, рабочие лопатки, кольцевые заготовки газотурбинных двигателей, применяемых в авиации, ракетостроении, теплоэнергетике.
Известен способ изготовления прутков и профилей из жаропрочных труднодеформируемых сплавов на никелевой основе путем отжига литых заготовок при температуре выше точки растворимости γ'-фазы при 1200÷1230°С с выдержкой 2÷3 ч, охлаждения с печью со скоростью 0,3÷1°С/ч до 950÷750°С и последующего охлаждения на воздухе до комнатной температуры, обеспечивающей дисперсное распределение γ'-фазы, нагрева заготовки до 1100÷1140°С, подпрессовки их в закрытом объеме со степенью деформации 15÷20% с выдержкой под полным усилием в течение 10÷20 с и горячего прессования при температуре 1120÷1160°С через плоскую матрицу с применением пластичной шайбы, устанавливаемой на заходный торец матрицы, со скоростью 1,8÷6 м/мин (a.c. CCCP №473538).
Способ не обеспечивает устранения трещин при нагреве крупных слитков, формирования зерна величиной менее 10 мкм и достижения эффекта сверхпластичности в сплавах с количеством γ'-фазы 30÷35% с температурой полного растворения γ'-фазы, равной, или менее 1100°С, так как прессование осуществляется в однофазной области.
Известен способ изготовления изделий из жаропрочных сплавов, заключающийся в нагреве слитков до температуры выше Тпрγ', штамповке заготовки при температуре ниже Тпрγ' с суммарной степенью деформации εл≥0,5 и скоростью деформации отжиге деформированной заготовки при температуре выше
Тпрγ' с последующим охлаждением заготовки в интервале выделения γ'-фазы со скоростью менее 56°С/ч для получения перестаренной структуры, горячей штамповке заготовки со степенью деформации εл≥0,9 и скоростью деформации где Тпрγ - температура полного растворения γ'-фазы. Затем заготовку деформируют в изотермических условиях и подвергают термообработке (патент США №5693159).
Недостатками этого способа являются необходимость использования для изготовления изделий, в частности диска, слитков со сравнительно мелкозернистой структурой, невозможность осадки слитка при температуре выше Тпрγ' для большинства высоколегированных труднодеформируемых никелевых сплавов, большая трудоемкость процесса, отсутствие эффекта сверхпластичности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления диска из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава, включающий трехступенчатый отжиг слитка, при котором на первой ступени слиток нагревают до температуры не более 40°С выше температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают при этой температуре не менее 6 часов и охлаждают до температуры второй ступени, которая на 20-50°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают при этой температуре не менее 3 часов и охлаждают до температуры третьей ступени, которая на 60-100°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают при этой температуре не менее 3 часов и охлаждают со скоростью 20-60°С/ч до температуры на 200-300°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, охлаждение слитка на воздухе, предварительную деформацию путем прессования при температуре на 70-100°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы и окончательную деформацию штамповкой со скоростью не менее 10-4 с-1 при температуре на 50-120°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы в изотермических условиях и термическую обработку (патент РФ №2256721).
К недостаткам способа прототипа следует отнести: возможность образования трещин в слитке при нагреве до первой ступени гомогенизирующего отжига, низкая технологическая пластичность, высокий уровень усилий деформирования и структурная неоднородность в деформируемых полуфабрикатах из жаропрочных сплавов с содержанием упрочняющей γ'-фазы 30-35%.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления изделий из высоколегированных жаропрочных никелевых сплавов, обеспечивающего предотвращение образования трещин при нагреве слитков, снижение сопротивления деформации и усилий прессования, формирование ультрамелкого зерна величиной менее 10 мкм, достижения эффекта сверхпластичности, улучшение механической обработки поверхности изделия, повышение коэффициента использования металла, повышение механических свойств без изменения режима термической обработки.
Для достижения поставленной задачи предложен способ изготовления изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава, включающий трехступенчатый отжиг слитка, охлаждение на воздухе, деформацию в двухфазной области с получением заготовки и термическую обработку, отличающийся тем, что на первой ступени отжига слиток нагревают до температуры, которая на (600÷700)°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают при этой температуре не более 3 часов и нагревают со скоростью 60÷80°С/ч до температуры второй ступени, которая на 30÷60°С выше температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают при этой температуре не более 8 часов и охлаждают со скоростью 10÷15°С/ч до температуры третьей ступени, которая на (50÷60)°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, перед деформацией осуществляют нагрев заготовки от температуры на 600÷700°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы до температуры на 50÷60°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы со скоростью 60÷80°С/ч, деформацию осуществляют путем прессования слитка со скоростью 50-70 мм/с и степенью деформации 60÷70%, после прессования полученное изделие нагревают до температуры на 40÷70°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают не более 6 часов и охлаждают с печью со скоростью 30÷60°С/ч до температуры 800÷900°С и далее на воздухе.
Длинномерное прессованное изделие нагревают до температуры 1040÷1060°С, выдерживают не более 3 часов и подвергают правке со степенью деформации 1÷10%.
Нагрев слитка на первой ступени отжига до температуры, которая на (600÷700)°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, и время выдержки не более 3 часов обеспечивают предварительный прогрев объема слитка без образования термических трещин. Нагрев до температуры второй ступени и выдержка обеспечивают растворение избыточных фазовых составляющих и выравнивание легирующих элементов твердого раствора сплава. Ступенчатый отжиг слитков по предлагаемому режиму позволяет получить структуру с однородными укрупненными внутри зерен выделениями частиц γ'-фазы размером не менее 1,0 мкм, значительно повышает пластичность сплава и снижает сопротивление деформации, что обеспечивает возможность прессования при низких температурах в интервале Тпрγ' - (50÷60)°С в условиях контролируемой динамической рекристаллизации с приемлемыми в производственных условиях усилиями и обеспечением формирования ультрамелкозернистой структуры с величиной зерна γ'-фазы менее 10 мкм. Деформация при температурах выше Тпрγ' + 60°С приводит к формированию неоднородного микрозерна величиной более 30 мкм и образованию грубых поверхностных трещин, а при деформировании ниже температур Тпрγ' - 60°С резко возрастают усилия прессования. Прессование со скоростью менее 50 мм/с и/или со степенью деформации менее 60% приводят к понижению температуры слитка и резкому возрастанию сопротивления деформации, вплоть до невозможности получения изделия. Прессование со скоростью более 70 мм/с и/или со степенью деформации более 70% вызывают тепловой разогрев и формирование неоднородного микрозерна величиной более 10 мкм. Нагрев до температуры на 40÷70°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы с выдержкой не более 6 часов и охлаждением с печью со скоростью 30÷60°С/ч до температуры 800÷900°С и далее на воздухе обеспечивает улучшение механической обработки поверхности изделия (предварительной обдирки и механической обработки под ультразвуковой контроль) без изменения размера ультрамелкого зерна величиной менее 10 мкм. Наличие в изделии зерна величиной менее 10 мкм обеспечивает высокую пластичность вплоть до сверхпластичности при дальнейшем изготовлении штамповок дисков, рабочих лопаток, кольцевых заготовок. Нагрев длинномерного прессованного изделия до температуры 1040÷1060°С с выдержкой не более 3 часов сохраняет ультрамелкое зерно и высокую технологическую пластичность, что обеспечивает возможность правки его в пределах требуемой незначительной (1÷10%) степени деформации для устранения кривизны с целью повышения выхода годного.
Пример осуществления
Предложенный способ был реализован при получении прессованного изделия диаметром 160 мм длиной 2800 мм и весом 415 кг из слитка диаметром 320 мм высоколегированного жаропрочного сплава ЭП742.
Для данной плавки сплава ЭП742 количество γ'-фазы составляло 30%, а температура ее полного растворения - 1100°С.
Слитки диаметром 320 мм, полученные методом вакуумно-дугового переплава подвергли гомогенизирующему отжигу в газовой печи карусельного типа.
Параметры технологических процессов изготовления трех прессованных изделий по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице 1. Параметры технологических процессов изготовления трех прессованных изделий по предлагаемому способу, включающему операцию правки, приведены в таблице 2. Прессование проводили на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 6300 тс из контейнера 340 мм на прутки диаметром 160 мм с замером общих усилий прессования и расчетом удельных усилий. Из прессованных изделий изготавливали шлифы для исследования микро-структуры и образцы для испытания на растяжение в исходном состоянии и после проведения термической обработки. Испытания на растяжение в исходном состоянии проводили при температуре 1050°С, после окончательной термической обработки по режиму 1100°С, 8 ч, охлаждение на воздухе, 850°С, 6 ч, охлаждение на воздухе, 780°С, 16 ч, охлаждение на воздухе при температуре 20°С и на длительную прочность при температуре 650°С.
Результаты испытаний и исследований по предлагаемому способу в сравнении с прототипом приведены в таблице 3.
Предлагаемый способ обеспечил проведение нагрева слитков под гомогенизирующий отжиг и деформацию без образования трещин, снижение общих и удельных усилий деформирования, получение изделий с качественной поверхностью - без образования трещин, с небольшим короблением по примерам 1-3 табл.1 или с короблением, требующим использования операции правки по примерам 5-7 табл.2. Предлагаемый способ обеспечивает формирование в прессованном изделии однородной мелкозернистой структуры с размером зерна 5-8 мкм (табл.3), проявляющей эффект сверхпластичности, который используется при правке и при последующем изготовлении изделий, обеспечивает улучшение механической обработки поверхности изделия, повышение механических свойств без изменения режима термической обработки.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет изготавливать изделия сложной конфигурации, с высоким уровнем механических свойств из высоколегированных жаропрочных никелевых сплавов с количеством γ'-фазы 30÷35%.
Таблица 2 | |||||
Отжиг | Параметры правки | Отжиг прессованного изделия | |||
По примеру 1 | По примеру 2 | Температура °С | Время выдержки, час | Степень деформации, % | По примеру 1 |
1050 | 2 | 1 | |||
1040 | 2 | 5 | |||
1060 | 3 | 10 |
Claims (3)
1. Способ получения изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава, включающий трехступенчатый отжиг слитка, охлаждение на воздухе, деформацию в двухфазной области с получением заготовки и термическую обработку, отличающийся тем, что на первой ступени отжига слиток нагревают до температуры, которая на 600-700°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают при этой температуре не более 3 ч и нагревают со скоростью 60-80°С/ч до температуры второй ступени, которая на 30-60°С выше температуры полного растворения γ'-фазы, выдерживают при этой температуре не более 8 ч и охлаждают со скоростью 10-15°С/ч до температуры третьей ступени, которая на 50-60°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, перед деформацией осуществляют нагрев слитка от температуры на 600-700°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы до температуры на 50-60°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы со скоростью 60-80°С/ч, деформацию осуществляют путем прессования слитка со скоростью 50-70 мм/с и степенью деформации 60-70%, термическую обработку изделия осуществляют путем нагрева до температуры на 40-70°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, выдержки не более 6 ч и охлаждения с печью со скоростью 30-60°С/ч до температуры 800-900°С и далее на воздухе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после прессования изделие подвергают правке со степенью деформации 1-10%.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед правкой изделие нагревают до температуры 1040-1060°С и выдерживают не более 3 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102892/02A RU2368695C1 (ru) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Способ получения изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102892/02A RU2368695C1 (ru) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Способ получения изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2368695C1 true RU2368695C1 (ru) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008102892/02A RU2368695C1 (ru) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Способ получения изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2368695C1 (ru) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9523137B2 (en) | 2004-05-21 | 2016-12-20 | Ati Properties Llc | Metastable β-titanium alloys and methods of processing the same by direct aging |
RU2607682C2 (ru) * | 2011-06-01 | 2017-01-10 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи | Термомеханическая обработка сплавов на основе никеля |
US9624567B2 (en) | 2010-09-15 | 2017-04-18 | Ati Properties Llc | Methods for processing titanium alloys |
US9765420B2 (en) | 2010-07-19 | 2017-09-19 | Ati Properties Llc | Processing of α/β titanium alloys |
US9777361B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-10-03 | Ati Properties Llc | Thermomechanical processing of alpha-beta titanium alloys |
US9796005B2 (en) | 2003-05-09 | 2017-10-24 | Ati Properties Llc | Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products made thereby |
US9869003B2 (en) | 2013-02-26 | 2018-01-16 | Ati Properties Llc | Methods for processing alloys |
US10053758B2 (en) | 2010-01-22 | 2018-08-21 | Ati Properties Llc | Production of high strength titanium |
US10337093B2 (en) | 2013-03-11 | 2019-07-02 | Ati Properties Llc | Non-magnetic alloy forgings |
US10435775B2 (en) | 2010-09-15 | 2019-10-08 | Ati Properties Llc | Processing routes for titanium and titanium alloys |
US10502252B2 (en) | 2015-11-23 | 2019-12-10 | Ati Properties Llc | Processing of alpha-beta titanium alloys |
US10513755B2 (en) | 2010-09-23 | 2019-12-24 | Ati Properties Llc | High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock |
US10619226B2 (en) | 2015-01-12 | 2020-04-14 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
US11111552B2 (en) | 2013-11-12 | 2021-09-07 | Ati Properties Llc | Methods for processing metal alloys |
-
2008
- 2008-01-30 RU RU2008102892/02A patent/RU2368695C1/ru active
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9796005B2 (en) | 2003-05-09 | 2017-10-24 | Ati Properties Llc | Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products made thereby |
US9523137B2 (en) | 2004-05-21 | 2016-12-20 | Ati Properties Llc | Metastable β-titanium alloys and methods of processing the same by direct aging |
US10053758B2 (en) | 2010-01-22 | 2018-08-21 | Ati Properties Llc | Production of high strength titanium |
US9765420B2 (en) | 2010-07-19 | 2017-09-19 | Ati Properties Llc | Processing of α/β titanium alloys |
US10144999B2 (en) | 2010-07-19 | 2018-12-04 | Ati Properties Llc | Processing of alpha/beta titanium alloys |
US10435775B2 (en) | 2010-09-15 | 2019-10-08 | Ati Properties Llc | Processing routes for titanium and titanium alloys |
US9624567B2 (en) | 2010-09-15 | 2017-04-18 | Ati Properties Llc | Methods for processing titanium alloys |
US10513755B2 (en) | 2010-09-23 | 2019-12-24 | Ati Properties Llc | High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock |
US10287655B2 (en) | 2011-06-01 | 2019-05-14 | Ati Properties Llc | Nickel-base alloy and articles |
RU2607682C2 (ru) * | 2011-06-01 | 2017-01-10 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи | Термомеханическая обработка сплавов на основе никеля |
US9616480B2 (en) | 2011-06-01 | 2017-04-11 | Ati Properties Llc | Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys |
US10570469B2 (en) | 2013-02-26 | 2020-02-25 | Ati Properties Llc | Methods for processing alloys |
US9869003B2 (en) | 2013-02-26 | 2018-01-16 | Ati Properties Llc | Methods for processing alloys |
US10337093B2 (en) | 2013-03-11 | 2019-07-02 | Ati Properties Llc | Non-magnetic alloy forgings |
US10370751B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-08-06 | Ati Properties Llc | Thermomechanical processing of alpha-beta titanium alloys |
US9777361B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-10-03 | Ati Properties Llc | Thermomechanical processing of alpha-beta titanium alloys |
US11111552B2 (en) | 2013-11-12 | 2021-09-07 | Ati Properties Llc | Methods for processing metal alloys |
US10619226B2 (en) | 2015-01-12 | 2020-04-14 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
US10808298B2 (en) | 2015-01-12 | 2020-10-20 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
US11319616B2 (en) | 2015-01-12 | 2022-05-03 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
US11851734B2 (en) | 2015-01-12 | 2023-12-26 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
US10502252B2 (en) | 2015-11-23 | 2019-12-10 | Ati Properties Llc | Processing of alpha-beta titanium alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2368695C1 (ru) | Способ получения изделия из высоколегированного жаропрочного никелевого сплава | |
CN1329139C (zh) | 镍基超耐热合金在空气中的等温锻造方法 | |
JP6252704B2 (ja) | Ni基超耐熱合金の製造方法 | |
CN109252061B (zh) | 一种高温、高热稳定性、高断裂韧性钛合金棒材的制备方法 | |
CN101927312B (zh) | Tc4钛合金锻环加工工艺 | |
CN105506525B (zh) | 一种Ti2AlNb基合金大规格均匀细晶棒材的制备方法 | |
CN109454188A (zh) | Ti55531钛合金大规格棒材自由锻造方法 | |
CN112195364A (zh) | 一种高温、高强钛合金及其加工方法 | |
WO2012044204A1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПСЕВДО-β-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | |
WO2017105290A2 (ru) | Способ изготовления заготовок из сплавов на основе интерметаллида титана с орто-фазой | |
CN111254314A (zh) | 一种具有低温超塑性的TiAl合金及其构件制备方法 | |
CN105316524A (zh) | 一种Ti-Al-Zr-Mo-V系中强高塑钛合金及其制备方法 | |
CN110205572B (zh) | 一种两相Ti-Al-Zr-Mo-V钛合金锻棒的制备方法 | |
CN105695910A (zh) | 一种TiAl基合金板材超塑性成形方法 | |
CN107748094B (zh) | 一种ta15钛合金粉末制件的制备方法 | |
RU2371512C1 (ru) | Способ получения изделия из жаропрочного никелевого сплава | |
CN112708788B (zh) | 一种提高k403合金塑性的方法,模具材料和制品 | |
RU2389822C1 (ru) | Способ изготовления штамповок дисков из слитков высокоградиентной кристаллизации из никелевых сплавов | |
RU2661524C1 (ru) | Способ получения изделий из жаропрочных никелевых сплавов | |
CN115488276A (zh) | 一种高均匀性600℃用高温钛合金大尺寸细晶整体叶盘的制备工艺 | |
RU2345173C1 (ru) | Способ получения сверхпластичных листов из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-литий | |
RU2388844C1 (ru) | Способ термомеханической обработки заготовок из гранул высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе | |
RU2534909C1 (ru) | СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ ОБЪЕМНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ Al-Cu-Mg-Ag СПЛАВОВ | |
RU2520924C1 (ru) | Способ изготовления поковок дисков из сплава алюминия титана на основе орто-фазы | |
RU2453398C1 (ru) | Способ получения изделия из сплава типа вв751п с высокой прочностью и жаропрочностью |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |