[发明专利]一种镍铬钴合金的热机械处理方法

说明书

本发明涉及一种镍铬钴合金的热机械处理方法，属于镍基高温合金技术领域。其步骤包括：①热加工：将铸坯加热到1120±10℃保温后进行热加工变形，变形量10～15%；②再结晶：坯料随炉升温至1160±10℃保温，进行再结晶处理，得到ASTM3～5级晶粒的坯料；③热变形：在1110±20℃进行变形，总变形量70～90%，空冷至室温；④固溶时效处理：1100±10℃保温8～9h、快冷至860±10℃保温15～16h，然后空冷。本发明所得镍铬钴合金在室温和高温下具有良好的塑性和较高的强度，具备较好的持久性能和抗蠕变性能。

技术领域

本发明属于镍基高温合金技术领域，涉及一种镍铬钴合金的热机械处理方法。

背景技术

镍基高温合金具有优良的使用性能而广泛应用于航科发动机的关键部件，如燃烧室、涡轮盘和叶片等。近年来，随着我国航空事业的不断发展，对航空用材料的高温性能要求日益提高，要求材料在高温下具备一定的持久强度、蠕变强度、热疲劳强度和相应的韧性，这些高温理化性能与材料的组成相、析出物息息相关，而变形和热处理工艺决定着材料的组成相与析出物。

镍基高温合金常规的加工方法是铸坯经均质化后，轧制（锻造），经固溶、时效（视成分而定）而达到使用标准，这一流程较长，成本也很高。实际上，均质化、轧制（锻造）等工序都是在高温下完成，因此可以设计热机械处理方法，通过巧妙控制形变时形成的位错亚结构来完成强化过程。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种镍铬钴合金的热机械处理方法，以提高材料的强度和疲劳寿命。

为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案是：一种镍铬钴合金的热机械处理方法，包括热加工、再结晶、热变形和固溶时效处理工序；

（1）热加工工序：将铸坯加热到1120±10℃保温后进行热加工变形，总变形量10～15%；

（2）再结晶工序：经热加工变形后的坯料趁热装炉，随炉升温至1160±10℃，保温20～50h，得到ASTM3～5级晶粒的坯料；

（3）热变形工序：将坯料在1110±20℃进行热变形，总变形量70～90%，之后空冷至室温；

（4）固溶时效处理工序：将坯料加热至1110±10℃保温8～9h，快冷至860±10℃保温15～16h，最后空冷至室温。

所述热加工工序，铸坯先加热至760±10℃保温2～4h，再以1～2℃/min加热至1120±10℃，保温[(3～5)×坯料直径或厚度(mm)]min。

所述固溶时效处理工序，坯料先加热至760±10℃保温1～2h，再以5℃/min加热至1110±10℃。

所述固溶时效处理工序，坯料从1110±10℃快冷至860±10℃的时间为0.5～1h。

所述镍铬钴合金的化学成分及质量百分含量为：C:0.05～0.10%、Mn≤0.25%、Si≤0.25%、S≤0.006%、P≤0.010%、Cr:18～20%、Co:17～19%、Mo:3.7～4.2%、Al:2.5～3.5%、Ti:2.5～3.5%，余量为Ni和不可避免的杂质。

所述方法得到的镍铬钴合金满足常温条件下，抗拉强度σ_b：1146～1486MPa，屈服强度σ_0.2：786～1045MPa，冲击韧性186～245a_K/kJ/m²；600℃高温条件下，抗拉强度σ_b：1053～1380MPa，屈服强度σ_0.2：737～963MPa；750℃，375MPa条件下，蠕变时间300h下的蠕变性能0.8～1.4%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明能使镍铬钴高温合金基体具有良好的组织形貌，合金在上述工艺下变形，会发生均匀分散的滑移，最终形成了多边体位错亚结构，使得合金室温和高温性能有了较大的提升。

具体实施方式