[发明专利]一种GH4169对接螺栓第二相弥散析出热处理方法

说明书

本发明公开了一种GH4169对接螺栓第二相弥散析出热处理方法，该方法是首先将GH4169对接螺栓进行高密度γ″相析出处理，随后进行δ相的弥散析出热处理，最后在960℃以下进行5～120min固溶，以及在720℃和620℃分别保温8h进行双极时效处理工艺，这样便完成了GH4169对接螺栓的热处理。本发明根据GH4169合金螺栓的服役特点研究成果，结合γ″和δ相析出规律机制，避免δ相在晶界析出，而让δ相能在整个基体上均匀析出，通过该热处理方法可获得螺栓强度不变，而δ相可在晶内弥散、细小析出的加工技术方案，从而解决常温下使用的GH4169高强度螺栓疲劳寿命与可靠性要求的问题。

技术领域

本发明涉及一种GH4169对接螺栓第二相弥散析出热处理方法，属于机械零部件制造技术领域。

背景技术

高强度对接螺栓的制造一方面要保证高的强度指标，另一方面还需要较高的疲劳寿命。常规条件使用的高强螺栓的制造主要采用各类沉淀硬化不锈钢，而一些航空用发动机则会选用高温合金、钛合金来满足高温条件下紧固件的服役要求。

GH4169合金螺栓是一种在高温条件下服役的紧固件，但是随着对环境以及材料的认识，发现GH4169合金在常温条件下具有极高的抗腐蚀性，以及较低的腐蚀敏感性，因此采用GH4169合金进行常温用高强度对接螺栓的制造，能够满足很多，比如风力发电机、飞机机身、海洋平台等紧固件的服役需要。但GH4169合金价格非常昂贵，在此背景下，如何进一步发挥GH4169合金的服役可靠性，极大提高Gh4169合金服役寿命，则是制造高质量GH4169合金螺栓的关键。

GH4169合金中有三种主要的相，γ′、γ″和δ相，其中γ′、γ″是合金中的主要强化相，其数量形态对力学性能的影响已经有大量报道。而δ相是GH4169合金中的一种稳定相，要求其在晶界的析出，主要是为了保证钉扎住晶界，防止在高温服役条件下晶界的推移，提高GH4169合金构件的蠕变、持久性能。

但常温下使用的GH4169，不会要求他的蠕变持久性能，而且δ相析出对强度的影响较低，δ相的析出可降低缺口敏感性，然而降低材料缺口敏感性对于在结构上有很多螺纹牙，等同于缺口效应的螺栓来说则具有较重要的意义。但在研究中发现，GH4169合金中δ相只是沿晶界析出，虽然会提高高温蠕变持久性能，但会导致裂纹非常容易沿晶界的萌生与扩展，降低使用过程中的疲劳性能高。因此，基于该目的，δ相在降低缺口敏感性方面对于GH4169螺栓是有利的，但δ相沿晶界析出，则会促进裂纹沿晶界的萌生与扩展是不利的，需要扬长避短δ相的作用。

然而，目前GH4169合金构件的热处理技术均是满足高温条件下使用的要求，热处理后促进了δ相在晶界区域的析出，如附图1所示为GH4169合金扫描电镜图，从图中很明显可观察到采用常规980℃保温60min均匀化处理在720℃和620℃分别保温8h进行双极时效处理工艺后的合金中，δ相明显沿晶界析出。为此，需要发展一种新的、有意义的、可行性较强的热加工技术，通过该技术促进δ相在整个金属基体中弥散析出，一方面促进晶内δ相的均匀析出，另一方面尽量降低晶界δ相的析出长大，从而满足高性能GH4169合金螺栓的服役要求。

发明内容

为了解决现有热处理技术主要是满足GH4169高温条件下使用，其热处理制度会导致δ相沿晶界析出的问题，本发明根据GH4169合金螺栓的服役特点研究成果，结合γ″和δ相析出规律机制，提供了一种GH4169对接螺栓第二相弥散析出热处理方法，通过该热处理方法可获得螺栓强度不变，而δ相可在晶内弥散、细小析出的加工技术方案，从而解决常温下使用的GH4169高强度螺栓疲劳寿命与可靠性要求的问题。

本发明的技术方案：一种GH4169对接螺栓第二相弥散析出热处理方法，该方法是首先将GH4169对接螺栓进行高密度γ″相析出处理，随后进行δ相的弥散析出热处理，最后在960℃以下进行5～120min固溶，以及在720℃和620℃分别保温8h进行双极时效处理工艺，这样便完成了GH4169对接螺栓的热处理。