專利名稱：一種gh4145合金管材的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GH4145合金管材的制備工藝。
背景技術(shù)：
GH4145合金，是Y ‘ 〔Ni3 (Al、Ti、Nb)〕相時效強(qiáng)化鎳基變形高溫合金，在國外已有廣泛的應(yīng)用。該合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，可以加工成板、棒、絲、帶等型材，也可以加工成各種緊固件和管類零件。GH4145合金在航空發(fā)動機(jī)上用于制作后機(jī)匣部件中一些重要的大規(guī)格薄壁套管，以及平面波形彈簧、螺旋彈簧和彈簧卡圈環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件和螺栓等， 目前這些套管可以采用帶材焊接或直接用棒材加工的方法制備，但性能水平和可靠性均很低，并且原材料浪費(fèi)嚴(yán)重，采用常規(guī)軋制方法成形，對于GH4145合金來說，存在以下幾個主要問題(1)材料加工難度大GH4145合金為難成形材料，合金中Al、Ti、Nb等強(qiáng)化元素的含量較高，熱加工溫度范圍窄，冷加工塑性較低、變形抗力較大。冷、熱加工的難度均較大。(2)管材成形工藝研究不系統(tǒng)，質(zhì)量不穩(wěn)定影響合金管材成形的因素繁多，包括材料、設(shè)備、模具以及工藝等多個方面，且各參數(shù)間關(guān)系復(fù)雜。由于GH4145合金薄壁管材以前未生產(chǎn)過，對于設(shè)備參數(shù)的合理選擇、模具的形狀、尺寸和材料的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、不同道次的變形量，變形速率，以及消除應(yīng)力退火制度和冷卻速度的控制，以及相互間的匹配，需要深入系統(tǒng)的研究。比如道次變形量必須控制到一定程度才能夠獲得完全再結(jié)晶組織，但變形量過大將會引起管坯硬化，性能超標(biāo)或者開裂、加工性惡化。此外，由于航空用管尺寸精度和表面質(zhì)量的要求均很高，即使管材可以成形，組織性能合格，如果尺寸達(dá)不到規(guī)定的精度或表面有折疊、裂紋、割傷、直道、螺紋、麻坑等缺陷，依然會導(dǎo)致管材報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種GH4145合金管材的制備工藝，特別是一種GH4145合金精密管材的軋制方法。該方法采用冷軋加退火的方法，控制管坯的變形量，以及管材外徑 (壁厚)的變形梯度，減少不均勻變形，獲得均勻、合適的組織，得到合格的精密管材，并滿足更高的使用要求。本發(fā)明具體提供了一種GH4145合金管材的制備工藝，其工藝流程是熔煉、鍛造、 固溶熱處理、機(jī)加工鉆孔、反復(fù)進(jìn)行冷軋退火(通常為3 15次)、成品，其特征在于鍛造溫度為1100°C 1200°C，變形量 80% ；固溶熱處理溫度為950°C 1040°C，保溫20 60分鐘；冷軋過程中，每道次控制減徑量和減壁量的比值為2 4。本發(fā)明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于在室溫下進(jìn)行冷軋，軋制速度為15 50轉(zhuǎn)/分。冷軋過程中，每道次均需要退火，退火溫度在980°C 1040°C， 保溫20分鐘 60分鐘。
本發(fā)明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于在冷軋退火過程中，在軋制管坯壁厚> 3mm時，兩次退火間采用小變形量10% 25%，小的變形使不均勻變形增加，產(chǎn)生的殘余應(yīng)力使內(nèi)壁受力小于σ b (抗拉強(qiáng)度)，當(dāng)管坯壁厚< 2mm時，兩次退火間的變形量為35% 50%。本發(fā)明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于冷軋退火過程中，前兩道次可以采用常壓退火加酸洗的方式，酸洗采用混合酸去除表面氧化皮，其它道次需采用真空退火。這樣在制備出合格產(chǎn)品的同時節(jié)約了成本。本發(fā)明提供的GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于在軋制成成品后進(jìn)行成品固溶熱處理，熱處理溫度為950°C 1040°C，保溫20 60分鐘。為使GH4145合金管材順利地進(jìn)行冷軋，控制合金中雜質(zhì)元素的含量，盡量減少冷軋過程中不均勻變形，降低每道次管材徑向(壁厚)上的變形梯度，軋制出合格管材，本發(fā)明提供的具體工藝流程如下(1)熔煉采用真空感應(yīng)加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應(yīng)加真空自耗重熔；(2)鍛造加熱溫度為1100°C 1200°C，控制變形量在35% 80%，鍛成棒材；(3)固溶熱處理950°C 1040°C，保溫20 60分鐘；(4)機(jī)加工鉆孔平斷面一打中心孔一車外圓一鉆孔一擴(kuò)孔一精車或精鉸內(nèi)孔一精車外圓一精磨外圓一倒角一修正；(5)冷軋退火軋制管坯壁厚> 3mm時，采用小變形量10% 25%，管坯壁厚 < 2mm時，兩次退火間的變形量為35% 50 %，每道次控制減徑量和減壁量的比值為2 4，軋制速度在15 50轉(zhuǎn)/分鐘；冷軋過程中，每道次均需要退火，退火溫度在980°C 10400C，保溫20分鐘 60分鐘。(6)成品；(7)成品固溶熱處理熱處理溫度在950°C 1040°C，保溫20 60分鐘。本發(fā)明與已有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)在LD系列多輥冷軋機(jī)上，在室溫下冷軋 GH4145合金管材，在冷軋過程中，控制每道次減徑量及其與道次減壁量的匹配關(guān)系，使每道次管材組織均發(fā)生再結(jié)晶，并且不產(chǎn)生裂紋、麻坑等缺陷。具有尺寸精度高，內(nèi)外表面光潔 (見圖1、2)的優(yōu)點(diǎn)，可不經(jīng)機(jī)械加工，即可制成管件，節(jié)省原材料和工時，工藝簡單、經(jīng)濟(jì)、 效益好。


圖1管坯照片；圖2成品管；圖3實(shí)施例1成品管材組織；圖4實(shí)施例2成品管材組織；圖5實(shí)施例3成品管材組織
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合實(shí)施例來詳述本發(fā)明
實(shí)施例1經(jīng)真空感應(yīng)加電渣熔煉GH4145合金鑄錠，在1180°C鍛造成Φ40πιπι圓棒，變形量 80%，再經(jīng)1020°C X 30分鐘固溶熱處理，采用機(jī)加工鉆孔的方法加工成Φ41πιπιΧ7πιπι管坯， 將此管材進(jìn)行冷軋、退火反復(fù)5次，軋制成Φ 29mmX2. 5mm管材。成品組織見圖3，軋制過程參數(shù)見表1。表1實(shí)施例1軋制過程參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種GH4145合金管材的制備工藝，其工藝流程是熔煉、鍛造、固溶熱處理、機(jī)加工鉆孔、反復(fù)進(jìn)行冷軋退火、成品，其特征在于鍛造溫度為1100°C 1200 V，變形量35 % 80 % ；固溶熱處理溫度為950 V 1040 V， 保溫20 60分鐘；冷軋過程中，每道次控制減徑量和減壁量的比值為2 4。
2.按照權(quán)利要求1所述GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于在室溫下進(jìn)行冷軋，軋制速度為15 50轉(zhuǎn)/分。
3.按照權(quán)利要求1所述GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于冷軋退火過程中， 退火溫度為980°C 1040°C，保溫20 60分鐘。
4.按照權(quán)利要求1所述GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于在冷軋退火過程中，在軋制管坯壁厚> 3mm時，兩次退火間采用小變形量10% 25%，當(dāng)管坯壁厚< 2mm 時，兩次退火間的變形量為35% 50%。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于冷軋退火過程中，前兩道次采用常壓退火加酸洗的方式，其它道次采用真空退火。
6.按照權(quán)利要求1所述GH4145合金管材的制備工藝，其特征在于在成品后進(jìn)行成品固溶熱處理，熱處理溫度為950°C 1040°C，保溫20 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種GH4145合金管材的制備工藝，特別是一種GH4145合金精密管材的軋制方法。該方法采用冷軋加退火的方法，控制管坯的變形量，以及管材外徑(壁厚)的變形梯度，減少不均勻變形，獲得均勻、合適的組織，得到合格的精密管材，并滿足更高的使用要求。其工藝流程是熔煉、鍛造、固溶熱處理、機(jī)加工鉆孔、反復(fù)進(jìn)行冷軋退火(通常為3～15次)、成品，其特征在于鍛造溫度為1100℃～1200℃，變形量35％～80％；固溶熱處理溫度為950℃～1040℃，保溫20～60分鐘；冷軋過程中，每道次控制減徑量和減壁量的比值為2～4。
文檔編號C22F1/10GK102397889SQ201010281209
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者于連旭, 信昕, 劉芳, 華培濤, 孫文儒, 張偉紅, 李勝超, 祁峰, 胡壯麒, 賈丹, 郭守仁 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所