[发明专利]一种大中型GH141合金环形锻件裂纹控制及成型方法

说明书

技术领域

本发明属于锻造热加工领域，涉及一种预防大中型GH141合金环形锻件锻造过程产生裂纹的成型方法。

背景技术

GH141合金是一种沉淀硬化型镍基变形高温合金，主要强化相为γ’与碳化物，在650-900℃范围内具有高的拉伸、屈服、疲劳、持久、蠕变强度及良好的抗氧化性能。适用于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。由于该合金中铝、钛、钼含量较高，因此塑性和可锻性极差，属于难变形高温合金，锻造比较困难易产生应变时效裂纹。

由于GH141合金化程度在难变形合金中最高，锻造过程中容易开裂，需要严格控制变形温度和每一火次的变形量，还需尽量避免在拉应力状态下变形。对于小型的GH141合金环形锻件可以选用大规格棒料冲孔后直接扩孔，不需进行镦粗。而对于大中型的环形锻件必须进行镦粗工序，增加了变形量较大，锻造过程极易开裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：大中型GH141合金环形锻件锻造过程易产生开裂，打磨工作量大，甚至产品报废，造成很大的资源浪费。

本发明的技术方案是：GH141合金环形锻件易产生裂纹的工序在镦饼、冲孔、马扩、终扩工序。

步骤1：来料控制

要求坯料为车光料，光洁度为Ra3.2-Ra6.3、端面倒角R5-R10、表面检查内容，排除产生裂纹隐患。

步骤2：工装控制

锻造前对锤头和所使用的工具进行预热，预热温度150℃-300℃，防止坯料表面温度下降太快，造成开裂。

步骤3：加热控制

坯料用硅酸盐或石英砂进行包套；加热过程采用台阶预热，明确各阶段保温时间计算系数，冷料加热，预热温度：850℃-900℃、1000℃-1050℃保温时间按0.8min/mm-0.9min/mm计算，高温加热保温时间按0.6min/mm-0.8min/mm计算，热料回炉高温保温时间按0.5min/mm-0.6min/mm计算。

步骤4：出炉转移控制

规定坯料出炉到锻造的转移时间≤30s要求，以争取较高的始锻温度。

步骤5：锻造过程控制

在墩饼或马架扩孔工序中采用多火次，小变形,变形量按10％～15％控制，以保证终端温度为前提的原则，不仅能保证锻件有比较大的变形量，还保证了锻件的表面质量及锻件尺寸要求，防止锻件裂纹的产生；

镦粗时，严格控制每锤的压下量，每锤的压下量为30mm-50mm；

在锻造过程中，不允许同一部位反复锤击，使合金剧烈变形而产生较大的热效应，由于该合金导热性差，以致产生的热量很难从断面上快速散失，使坯料局部温度升高，从而导致不均匀的显微组织。

步骤6：终锻温度控制

终端温度≥950℃控制在再结晶温度以上。

步骤7：冷却控制

避风空冷。

发明效果

本发明通过细化锻造过程各阶段控制要求，增强控制能力，解决大中型GH141合金环形锻件易产生开裂的问题

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

本发明所述的大型GH4169合金直接时效盘锻件，零件尺寸材料：GH141，类别Ⅲ，工艺规程要求下料规格：重量:202kg。外径内径投影面积约为0.25m2，锻件的全面性能指标及晶粒度要求应符合xx-0515标准关于晶粒度为10级要求。

其锻造步骤详细如下：

第一步：将规格为批料机加两端面；帮忙粗造度Ra3.2；并倒角R10；进行表面质量检查，

第二步：批料入电炉按≤900℃入炉预热900℃、1050℃分别保温200min后升高温1130℃保温时间150min后镦饼至(2火完成)；冲孔通孔，冲孔需1火完成；

第三步：车内孔至并倒内孔上下端面倒角R15；吹砂，打磨。

第四步：车后锻件按≤900℃入炉预热900℃、1050℃分别保温90min后升高温1130℃保温时间60min后马扩平端面至至荒型尺寸：马扩平端面需2火完成；

第五步：扩孔按按≤900℃入炉预热900℃、1050℃分别保温90min后升高温1130℃保温时间60min后扩孔至锻件图尺寸需2火完成。

该锻件表面质量较好，性能指标及晶粒度要求应符合xx-0515标准要求。