[发明专利]GH2909合金铸锭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GH2909合金铸锭及其制备方法，属于冶金生产制造工艺技术领域。提供一种达到均匀元素分布，消除枝晶，回溶Laves相的GH2909合金铸锭及其制备方法。所述合金铸锭的重量份组分为C≤0.06；Co：12‑16；Nb：4.3‑5.2；Ni：35‑40；Si：0.25‑0.5；Ti1.3‑1.8；Cr≤1；Al≤0.2；Mo≤0.2；Mn≤1；P、S≤0.015；Fe余量，其中，所述GH2909合金铸锭的残余偏析指数＜0.2。所述的制备方法至少包括按所述的重量份组分真空熔炼钢水、电极棒浇铸、真空自耗熔炼、自耗锭浇铸、自耗锭均匀化以及开坯锻造至规定规格的棒材几个步骤。

技术领域

本发明涉及一种合金铸锭，尤其是涉及一种GH2909合金铸锭，属于冶金生产制造工艺技术领域。本发明还涉及一种用于所述GH2909合金铸锭的制备方法。

背景技术

GH2909是Fe-Ni-Co基时效硬化型第三代低膨胀高温合金，其低膨胀特性可以精确控制航空发动机转动部件的间隙，对提高发动机效率、推力，减少燃气损失，降低油耗等都具有十分重要的作用，广泛应用于制造航空发动机密封环件的制造。

由于成分中包含大量的合金元素，GH2909合金在凝固过程中会发生严重的枝晶偏析，并析出大量的Laves相，导致其热加工塑性降低，因此需要在锻造前对GH2909合金铸锭进行均匀化处理，消除枝晶组织，回溶Laves相，并改善元素偏析，以提高其热加工性能。在GH2909合金的凝固组织中，元素的偏析包括两个部分，一部分是枝晶干和枝晶间之间的元素浓度差异，其中Fe、Co元素富集于枝晶干，为负偏析元素；Ni、Ti、Nb富集于枝晶间，为正偏析元素，其中Nb、Ti元素的偏析系数分别达到2.01、1.67，为偏析程度最高的元素。另一部分是在枝晶间析出的Laves相中元素浓度与基体的差异，在Laves相中，Nb元素含量高达28％，远远高于基体组织中的Nb元素含量，而Ni、Fe元素浓度低于基体中的浓度。

由于枝晶组织中元素偏析以及低熔点的Laves相的存在，在锻造变形过程中会成为裂纹的萌生源，造成锻造中开裂，使GH2909难以成形，因此在锻造加工前，必须先对其铸态组织进行均匀化处理，以消除枝晶组织，回溶Laves相，改善元素偏析，以提高其热加工性能。

目前，在GH2909合金的实际生产中，均匀化制度存在加热温度高，保温时间长的问题，一是造成GH2909合金生产周期和成本的提高，二是长时间高温处理会导致初生Laves相熔化，在基体中形成孔洞，严重影响其产品质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种达到均匀元素分布，消除枝晶，回溶Laves相的GH2909合金铸锭，本发明还提供了一种用于所述GH2909合金铸锭的制备方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种GH2909合金铸锭，所述合金铸锭的重量份组分为C≤0.06；Co：12-16；Nb：4.3-5.2；Ni：35-40；Si：0.25-0.5；Ti1.3-1.8；Cr≤1；Al≤0.2；Mo≤0.2；Mn≤1；P、S≤0.015；Fe余量，

其中，所述GH2909合金铸锭的残余偏析指数＜0.2。

用于所述GH2909合金铸锭的制备方法，所述的制备方法至少包括按所述的重量份组分真空熔炼钢水、电极棒浇铸、真空自耗熔炼、自耗锭浇铸、自耗锭均匀化以及开坯锻造至规定规格的棒材几个步骤，

其中，浇筑成型的电极棒的直径在φ300～400mm之间，浇筑成型的自耗锭的直径在φ500～520mm之间；

自耗锭均匀化处理包括两个阶段，第一阶段均匀化温度为1120℃，保温时间30h；第二阶段均匀化温度为1170℃，保温时间48h。

进一步的是，在进行真空熔炼钢时，采用的是真空感应炉常温下熔炼，熔炼时的真空度＜0.67Pa，漏气度＜0.67Pa/min。