[发明专利]一种GH141合金大圆棒材锻造工艺

说明书

本发明公开一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，⒈采用快锻机和精锻机联合生产；⒉对快锻机每火次加热工艺及变形量控制：⒊对精锻机加热工艺及变形量和终锻温度控制：与传统的快锻机直接成材以及温度不变或逐渐降温的加热工艺相比，本发明有益技术效果：⑴棒材内部组织均匀性及晶粒度显著改善，中心及1/2半径部位晶粒度可达到均匀5级或更高水平；⑵棒材探伤水平明显提高，探伤灵敏度可达到42db以上；⑶棒材本体横向性能水平明显提升；⑷按此工艺已生产118炉以上Φ200mm和Φ250mm规格的成品棒材，性能合格、稳定，表明该锻造工艺已具备稳定批产能力。

技术领域

本发明属于金属材料热加工领域，具体涉及一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，提高热处理后合金本体横向性能和晶粒度水平。

背景技术

GH141合金是在借鉴美国Rene′41合金成分与工艺基础上,经过优化调整合金成分、添加硼,镁,锆等微量元素强化晶界等，研制出的一种沉淀硬化型镍基变形高温合金，使用温度在980℃以下。合金在650℃～900℃范围内具有高的拉伸和持久蠕变强度、抗屈服和抗疲劳性能以及良好的抗氧化性能，被广泛应用在航空航天领域。适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化性能的航空、航天发动机高温零部件。合金的品种有薄板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材、和精密铸件等，

GH141合金中有较高含量的铝、钛、钼等时效和固溶强化元素，属于难变形高温合金，尤其重熔锭由于凝固过程形成的铸态组织，加工塑性更差，锻造开坯难度大，易出现严重表面裂纹，同时该合金性能要求高，标准要求本体横向性能：760℃下抗拉强度不小于835MPa、屈服强度不小于620MPa、伸长率不小于12％、断面收缩率不小于15％，检测不易合格，本体晶粒度是业界公认较难控制的合金之一。

发明内容

本发明公开一种GH141合金大圆棒材锻造工艺，目的对由铸锭锻制生产的Φ200mm～Φ300mm棒材的本体横向性能、棒材探伤灵敏度、合金本体晶粒度水平能够获得较大提高。

本发明采取以下锻造工艺技术方案：

⒈钢锭准备：自耗钢锭经均匀化退火及表面车光。

⒉采用快锻机镦拔开坯、联合精锻机成材的锻造工艺：

⑴快锻开坯：

①过程使用保温棉保护，降低表面降温速率，减少棒材内外温差；

②快锻工艺：采用高温1160℃～1170℃镦粗+1090℃～1110℃低温拔长+1110℃～1130℃中温拔长的工艺；镦粗变形量20％～25％、低温拔长变形量不小于30％、末火次变形量不小于50％，坯料直接转移至精锻机加热炉升温和保温。

⑵精锻工艺：

精锻机一火次成材，加热温度1110℃～1130℃，保温时间根据坯料尺寸决定，透烧后进行精锻，变形量不小于20％，终锻表面温度不低于950℃。

本发明创新点：

⒈采用快锻机和精锻机联合生产；

⒉快锻机每火次加热工艺及变形量控制：

快锻高温镦粗目的是在钢锭内M6C碳化物回溶状态下钢锭加工塑性较好，对内部铸态组织进行适当破碎，同时增加钢锭截面尺寸，为保证后续变形量做准备；低温保温和拔长工艺可避免晶粒长大，提高锻制变形过程中径向变形深度，提高内部储能，利于棒材内部组织细化，30％的变形量可在钢锭初期整体塑性不是很好的状态下，避免形成表面及内部裂纹，下火次加热变形后经过组织再结晶进一步提高合金塑性；末火次中温加热及50％以上变形量控制，使上火次没有再结晶的组织能够完成静态再结晶，并且组织不至于过分长大，也可保证本火次锻制过程表面塑性的前提下，单火次有足够的变形量使棒材内部充分锻透，增加内部储能，更好的完成动态再结晶，使组织得到细化；