[发明专利]一种GH5188高温合金材料及热处理方法和应用

说明书

本发明提供了一种GH5188高温合金材料及热处理方法和应用，属于金属加工技术领域。该GH5188高温合金钢锭的热处理方法先将GH5188高温合金钢锭垫在铸铁上，再进行升温和保温，最后再进行锻造开坯。该GH5188高温合金钢锭的热处理方法通过缓慢分段升温和扩散退火使得经该方法处理过的GH5188高温合金钢锭的微观组织均匀、热加工性能好，且无碳化物、无元素偏析。

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，具体而言，涉及一种GH5188高温合金材料及热处理方法和应用。

背景技术

GH5188是固溶强化型钴基高温合金，合金中加入14%的钨固溶强化，使合金具有优良的高温热强性；合金中加入0.02%~0.12%的La和20%~24%的Cr，使合金具有良好的高温抗氧化性能和良好的冷热加工性能，满足航空发动机零部件对合金材料高强度和抗氧化性的要求。该合金在国外广泛应用于制造燃气涡轮及导弹的高温部件，如燃烧室、尾喷管及核能工业中的热交换器等零部件，在国内该合金用于制造航空发动机燃烧室火焰筒和导向叶片等。

但现有技术生产的GH5188合金钢锭存在明显的显微偏析，导致其加工塑性差，无法直接进行开坯。同时，钢锭组织不均匀也不易于在热加工时得到充分破碎，而影响合金的热加工性能。而 GH5188合金冷加工硬化速度快和再结晶温度高的特点将使冷加工过程变得困难，容易产生裂纹等缺陷。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种组织均匀和热加工的性能优异的GH5188高温合金。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下。

一种GH5188高温合金的热处理方法，包括以下步骤：

S1、钢锭摆放：将GH5188高温合金钢锭垫在铸铁上；

S2、一次加热：将GH5188高温合金钢锭升温至580℃~620℃，保温3~5h；

S3、二次加热：将完成所述步骤S2的GH5188高温合金钢锭按1~3℃/min的升温速率升温至930℃~970℃，保温2~3h；

S4、扩散退火：将完成所述步骤S3的GH5188高温合金钢锭进行扩散退火，先将所述GH5188高温合金锭按2~4℃/min的升温速率升温至1180℃~1220℃，保温18~22h；

S5、锻造开坯：将完成所述步骤S4的GH5188高温合金钢锭进行锻造开坯。

与现有技术相比，本发明公开的一种GH5188高温合金的热处理方法，采用缓慢分段升温加热的方式，降低钢锭表面和心部的温差，减少热应力，可以避免材料因热应力造成的开裂风险；通过扩散退火使元素偏析均匀化，并使晶界内的碳化物能回溶晶粒内，使得GH5188高温合金钢锭内部无碳化物、无元素偏析，同时降低材料的变形抗力，增加材料的塑性，提高了GH5188高温合金的热加工性能；最终，使得经该方法处理过的GH5188高温合金钢锭的微观组织均匀、热加工性能好，且GH5188高温合金材料中无碳化物、无元素偏析。

优选地，步骤S2中温度为600℃，保温4小时。通过优化步骤S2中的温度和保温时间，使得工艺条件与GH5188高温合金相适应，可最大化地消除高温合金一次加热过程产生的热应力，最大程度上减少高温合金材料开裂的风险。

优选地，步骤S3中升温速率为2℃/min，温度为950℃，保温2.5h。通过优化步骤S3中的升温速率、保温温度和保温时间，使得工艺条件与GH5188高温合金相适应，可最大化地消除高温合金二次加热过程产生的热应力，最大程度上减少高温合金材料开裂的风险。

优选地，步骤S4中升温速率为3℃/min，温度为1180℃，保温20h。通过优化步骤S4中的工艺参数，可使GH5188高温合金材料内部偏析元素均匀，使GH5188高温合金的具备最佳的热加工性能。