[发明专利]一种镍基高温合金精锻开坯方法

说明书

技术领域

本发明属于高温合金锻造技术领域，具体涉及一种含有镍、铬、钴的镍基高温合金精锻开坯方法。

背景技术

镍基高温合金由于具有优良的耐腐蚀、抗氧化及良好的机械性能，主要应用于航空、航天、能源及石油化工领域。并且由于含有镍、铬、钴的镍基高温合金具有特别优异的抗烟气腐蚀性能及持久性能，也被选为新一代电站锅炉主要候选材料。但是，镍基合金由于具有合金化元素含量高、热变形抗力大、锻造易开裂、再结晶延迟、可加工温度区间窄、温度敏感等一系列特点，锻造开坯一直是其重大难题。传统的镍基高温合金开坯生产一般采用粗轧、快锻或者自由锻造方式，并且合金加热方式比较简单，很难一火成材，控制精度差，锻坯表面极易存在裂纹，加大修磨量。对于含有许多贵金属元素的高温合金来讲，经济损失很大。而对于精锻来讲，锻坯内部组织精确控制也十分困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种含有镍、铬、钴的镍基高温合金（Ni≥40%）加热炉控制加热电渣锭+精锻控制锻造一火成材方法，使最终所得锻坯表面无裂纹、内部组织均匀。

本发明所采用的技术方案是：一种镍基高温合金精锻开坯方法，按照如下的步骤进行：

步骤一、选择初熔点温度为1310℃，无开裂合适热加工温度区间为950-1180℃的镍基高温合金；采用VIM+ESR+均质化工艺得到镍基高温合金电渣锭，采用热分析结合Thermo-calc计算方法得到此镍基高温合金初熔点温度（1310℃），结合大量的Gleeble热压缩实验，确定试样无开裂合适热加工温度区间（950-1180℃）。

步骤二、控制电渣锭入炉温度为0-330℃（由于此镍基高温合金导热性较差，防止电渣锭炸裂），由于此合金中还含有一定量的Al和Ti元素，电渣锭中存在大量的γ‘析出物，为了确保析出物全部回溶，降低变形抗力，防止锻造开裂，以70-80℃/h速度升温至1020℃，保温2h，由于高温合金对加热温度及保温时间非常敏感，温度过高或者保温时间过长均易造成合金过烧，晶界强度弱化，锻造开裂，继续以70-80℃/h速度升温至1150-1160℃，保温2-3h，以140-150℃/h速度升温至1180℃，保温10-15min后出炉锻造，其目的是在于补偿电渣锭转移过程的热量散失，从而更好的控制锻造温度及组织，出炉锻造温度与其前一段保温温度之间的温度差值称之为“安全过渡区间”。 

步骤三、对精锻锤头预热，预热温度130-200℃之间，将电渣锭放入锻造机中，电渣锭出炉至精锻开始转移时间保持在60-90s，确保锻造开始时电渣锭的表面温度在1010-1040℃；

步骤四、第一道次精锻频率240次/分，变形量控制在8-15%之间，此操作的目的在于：1）将电渣锭表面铸态组织打碎，成为再结晶的锻态组织，提高电渣锭表面的热塑性，防止后期锻造开裂；2）使电渣锭表面温度有所提升，有利于后期锻造温度控制；3）使电渣锭表面氧化皮飞溅，防止其压入电渣锭。第二道次精锻频率140-160次/分，变形量控制在25-35%之间，此操作的目的在于：1）降低锻造频率，加大道次变形量，增加合金锻透性；2）使电渣锭整体温度分布更加均匀，为后期组织控制奠定基础。第三道次至倒数第二道次精锻频率80-120次/分，变形量控制在30-35%之间，此操作的目的在于：1）继续降低锻造频率，应变速率降低，与加大道次变形量综合作用，使合金动态再结晶发生更加充分，铸态组织完全破碎；2）锻造频率降低，合金锻后高温等待时间相应延长，合金后动态再结晶发生更加完全，晶粒有效调整，组织均匀；3）锻造频率降低，合金内部形变储能相应减少，以防止由于锻造温升过高造成的锻造开裂。最终道次精锻频率240次/分，变形量控制在3-5%之间。此操作的目的在于：1）修整坯料最终尺寸，使其更加接近成品，减少修磨量；2）严格限制变形量，以防止坯料产生混晶。

本发明的有益效果是：采用本发明得到的镍基高温合金精锻坯料，表面无裂纹，组织均匀，并且可根据成品要求调整第三道次至倒数第二道次变形参数，使锻后坯料晶粒度控制在2-5级之间。

具体实施方式

本发明实施例合金选择Inconel740H合金。

实施例1