[发明专利]一种GH4700合金铸锭均匀化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种镍基合金制造工艺，尤其是一种GH4700合金铸锭均匀化处理方法。 

背景技术

GH4700合金是一种析出强化型镍基高温合金，该合金具有优异的力学性能、组织稳定性和抗热腐蚀能力。由于该合金含有Al、Ti、Nb等析出强化元素，其合金化程度高，在铸锭的凝固过程中，固相和液相之间存在着溶质分配现象，最终导致凝固后枝晶干和枝晶间的成分不均匀，产生严重的枝晶偏析，铸锭在冷却后的组织里必然形成Laves相等有害相，使热加工温度范围窄，塑性降低，热加工性能变差。国内针对其他镍基合金中Nb、Ti等元素偏析的消除进行了研究，并取得了一定成绩，例如对于Φ280mm锭型的GH742合金，消除Nb、Ti偏析的均匀化工艺为1160×8小时；对于Φ120mm 锭型IN706合金，消除Nb、Ti偏析的均匀化工艺为1200×24小时。但是对于GH4700合金，其均匀化工艺未见报道。 

GH4700合金的合金化程度较高，不同溶质原子的半径不同导致扩散能力差异很大，其中Ti、Nb等大尺寸原子由于扩散能力较弱，始终存在于液相之中，造成局部元素富集。当凝固结束时，先形成的枝晶干区域与最后形成的枝晶间区域存在明显的成分差别，即产生显微偏析。具有明显显微偏析的合金铸锭，加工塑性差，无法直接进行开坯，必须经过长时间均匀化退火，消除凝固过程中形成的有害相，使合金元素均匀分布。 

由于Nb元素的偏析，GH4700合金铸态组织中存在低熔Laves相。Laves相主要结构为Nb₂Ni，是一种TCP相，容易在枝晶间富Nb的部位形成，多呈块状。Lave相会明显降低合金的热加工塑性。因此，均匀化处理必须使Laves相充分回溶，以保证后续的热加工性能。 

对于GH4700合金，均匀化处理的温度必须足够使Ni、Ti元素扩散，从而消除元素偏析。但是Lave相为低熔点相，如果选择一段温度均匀化处理，若均匀化温度选择在Lave相初熔温度以上，会使Laves相熔化，出现内部缺陷；若均匀化温度选择在Laves相初熔温度以下，则无法使Nb、Ti元素充分扩散。 

发明内容

为了有效消除合金铸锭中Nb、Ti等元素的偏析，消除低熔点有害相Laves相，以改善铸锭的热加工性能，本发明提供一种GH4700合金铸锭均匀化处理方法。 

本发明的技术方案是：GH4700镍基合金的质量百分比化学成分是： C 0.05，Cr 25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al 1.47，Ti 1.69，Ni余量。 

本发明提供的均匀化工艺为两阶段退火：第一阶段退火温度为1130~1150℃，退火时间为8~10小时，使Laves相充分回溶到基体中；第二阶段退火温度为1180~1210℃，退火时间为24~32小时，使Nb、Ti元素扩散至均匀，消除元素偏析。其中入炉温度小于400℃，升温速度为100℃/小时，退火结束后先炉冷至1000℃后出炉空冷。 

本发明可以有效消除GH4700合金中Nb、Ti元素的偏析，同时使Laves相充分回溶进基体，尽可能地改善合金的热加工塑性。 

均匀化之前合金组织存在很明显的黑白相间的枝晶形貌，在枝晶间分布有白亮的Laves析出相，一次枝晶间距约为240μm，二次枝晶间距为87.5μm。采用本发明的均匀化工艺处理后，枝晶组织完全消除，Laves相回溶进基体，铸锭的整体组织比较均匀。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明： 

GH4700镍基合金的化学成分（wt%）是：C 0.05，Cr 25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al 1.47，Ti 1.69，Ni余量。

实施例1：将电阻炉升温至300℃，将铸态GH4700合金放入电阻炉中，以100℃/小时的速度升温至1130℃，保温10小时，之后用半小时升温至1180℃，保温32小时，随炉冷却至1000℃后，出炉空冷至室温。 

实施例2：将电阻炉升温至400℃，将铸态GH4700合金放入电阻炉中，以100℃/小时的速度升温至1150℃，保温8小时，之后用半小时升温至1210℃，保温24小时，随炉冷却至1000℃后，出炉空冷至室温。 

实施例3：将电阻炉升温至400℃，将铸态GH4700合金放入电阻炉中，以100℃/小时的速度升温至1140℃，保温9小时，之后用半小时升温至1200℃，保温28小时，随炉冷却至1000℃后，出炉空冷至室温。