一种镍基高温合金扁钢组织均匀化的方法

技术领域

本发明属于镍基高温合金材料制造领域,特别涉及一种镍基高温合金GH4080A扁钢组织均匀化的方法。

技术背景

高温合金由于具有优异的综合力学性能、抗氧化和耐腐蚀能力而成为石化、核电、航空、航天等工业领域中承受高温、腐蚀、长效载荷等恶劣使用环境关键部件不可或缺的材料。GH4080A合金是一种以γ′相(Ni3(Al,Ti))强化的镍基高温合金，鉴于镍基高温合金GH4080A具有良好的耐蚀性能和高温持久强度，近年来该合金被选用作为600℃超超临界汽轮机的高温段多级叶片材料及其它重要部件。由于轧制变形使GH4080A合金内部存在较大储存能，经标准要求的1050℃～1080℃×8h空冷固溶后，晶粒组织会出现异常长大现象，形成7级～0级混晶组织(见图2)，导致合金750℃/310MPa持久性能较差，无法实现合金的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明公开一种镍基高温合金扁钢组织均匀化的方法，目的是为600℃超超临界汽轮机的高温段多级叶片材料提供晶粒度合格，力学性能符合标准要求的轧制扁钢。

本发明技术方案：

采用真空感应(VIM)+电渣重熔(ESR)冶炼→锤部锻制方坯→精轧(650+WF5-40可逆式连轧机)扁钢→组织均匀化处理(电加热炉或燃气炉)→按标准化热处理(电加热炉)。

一、具体生产工艺步骤：

㈠采取真空感应炉(VIM)+电渣重熔(ESR)冶炼方式生产钢锭；

1.钢锭化学成分如表1。

表1钢锭化学成分

2.采取真空感应炉(VIM)+电渣重熔(ESR)冶炼方式生产钢锭，保证钢锭低气体含量、高纯净度、成分均匀。

3.电渣钢锭规格为ф360mm。

㈡钢锭锤锻开坯

电渣钢锭加热、透烧后，采用液压锤锻制80mm～120mm方坯。

㈢精轧650+WF5-40可逆式连轧机轧制扁钢方坯钢锭加热、透烧后，采用650+WF5-40可逆式连轧机轧制(10～90)mm×(60～100)mm方扁钢。

㈣组织均匀化处理(电加热炉或燃气炉)

1.为保证每支扁钢的炉温均匀，轧制后的扁钢首先进行工装；

2.工装后的成品扁钢在室式电加热炉中进行组织均匀化处理，随炉升温，加热至1130℃，保温不少于1h，然后出炉空冷至室温(见图1)。

㈤标准化热处理(电加热炉)

1.为保证每支扁钢的炉温均匀，扁钢首先进行工装；

2.首先进行固溶温度1050℃～1080℃，均热后保温8h，然后空冷(通常棒材表面温度冷却到60℃以下)；

3.稳定化温度845℃±10℃，均热后保温24h，然后空冷(通常棒材表面温度冷却到60℃以下)；

4.时效温度700℃±10℃，均热后保温16h，然后空冷。

二、力学性能标准要求

㈠力学性能

1.室温力学性能见表2；

表2室温力学性能

2.高温持久性能见表3；

表3高温持久性能

㈡低倍组织

横截面酸浸低倍组织应均匀，不允许存在目视可见的晶粒粗大、过渡偏析、缩孔、气泡、夹杂、裂纹、翻皮及其它有害缺陷。

㈢晶粒度

平均晶粒度应为3级～6级(见图3)；晶粒应均匀，在视场中允许存在ALA 3的最大晶粒，但不允许存在粗于1级的晶粒。

对本发明的创新点说明：通过在标准热处理前增加组织均匀化处理工序，然后采用台式炉电加热炉进行标准化处理。

与现有技术相比，本发明具有下列优点：

⑴GH4080A合金在标准化热处理前增加组织均匀化处理，解决原有的混晶组织，晶粒度达到技术标准要求的3级～6级；

⑵应用本技术方案后750℃/310MPa持久时间平均达到136h，高于标准热处理的持久时间(见图4)。

附图说明

图1扁钢组织均匀化热处理曲线；

图2扁钢未进行均匀化晶粒度图片；

图3扁钢组织均匀化后的晶粒度图片；

图4 750℃/310Mpa持久时间对比趋势图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1～3均采用相同工艺生产：真空感应(VIM)+电渣重熔(ESR)冶炼→锤部锻制方坯→精轧(650+WF5-40可逆式连轧机)扁钢→组织均匀化处理(电加热炉或燃气炉)→按标准化热处理(电加热炉)。

1.采用真空感应炉(VIM)+电渣重熔(ESR)冶炼方式生产钢锭，保证钢锭低气体含量、高纯净度、成分均匀；电渣钢锭规格为ф360mm，化学成分表4；

2.钢锭锤锻开坯，电渣钢锭加热、透烧后，采用液压锤锻制方坯，案列1：85mm×85mm，案列2：90mm×90mm，案列3：110mm×110mm；

3.精轧650+WF5-40可逆式连轧机轧制扁钢，方坯钢锭加热、透烧后，采用650+WF5-40可逆式连轧机轧制方扁钢，案列1：34mm×70mm，案列2：40mm×75mm，案列3：48mm×98mm；

4.组织均匀化处理(电加热炉)

⑴为保证每支扁钢的炉温均匀，轧制后的扁钢首先进行工装；

⑵工装后的成品扁钢在室式电加热炉中进行组织均匀化处理，随炉升温，加热至1130℃，实施例1～3各保温1.5h，然后出炉空冷至室温(见图2)；

5.标准化热处理(电加热炉)

⑴为保证每支扁钢的炉温均匀，扁钢首先进行工装。

⑵首先进行固溶温度1050℃～1080℃，均热后保温8h，然后空冷(通常棒材表面温度冷却到60℃以下)；

⑶稳定化温度845℃±10℃，均热后保温24h，然后空冷(通常棒材表面温度冷却到60℃以下)；

⑷时效温度700℃±10℃，均热后保温16h，然后空冷。

6.检验结果

⑴室温力学性能如表5

⑵高温持久性能及晶粒度级别如表6

表4钢锭化学成分

表5室温力学性能

表6高温持久性能