[发明专利]一种GH4700镍基高温合金无缝管坯制备方法

说明书

本发明公开了一种GH4700镍基高温合金无缝管坯的制备方法，所述方法包括如下步骤：对GH4700合金棒料进行机械加工，制得毛坯；对毛坯预加热，对预加热的毛坯进行感应加热；对感应加热后的毛坯进行润滑处理及扩孔加工，制得GH4700镍基高温合金无缝管坯。本发明能够利用感应加热的集肤效应使坯料获得从内壁到外壁的特定温度分布；通过在扩孔工艺中引入空心玻璃润滑垫，设计坯料形状和扩孔针形状、优化扩孔针运行速度来保证润滑效果，通过精控扩孔工艺参数和壁厚减小量来保障扩孔后管坯横截面晶粒尺寸的均匀性。

技术领域

本发明涉及一种GH4700镍基高温合金无缝管坯制备方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

沉淀强化型镍基高温合金GH4700因具有优异的热强性和耐腐蚀能力而用于制造700℃超超临界火电站换热管。由于GH7400合金的合金化程度高、热加工温度范围窄、热塑性差，该类无缝管材在用传统热穿孔工艺生产时极易产生裂纹，因此现在普遍使用热挤压方式成形。热挤压生产对管坯的内、外壁表面质量，孔径均匀性，管坯纵、横截面的晶粒尺寸均有较高要求，因此制造高质量管坯是GH4700无缝管材生产的关键。无缝管坯的制备可以采用直接钻孔、钻孔-扩孔、轧孔等方式，其中直接钻孔是在坯料上钻出尺寸为荒管内壁直径的贯穿孔，不但会造成大量的原料浪费，而且在坯料较长时难以保证同轴度；轧孔工艺繁琐，且无法保障横纵截面晶粒尺寸的均匀性。钻孔-扩孔工艺是先在坯料内部钻一个直径较小的通心孔，然后在高温下利用扩孔机把孔径扩大到相应尺寸。

在当前的扩孔工艺中，常出现如下问题：①扩孔针运行到接近坯料底端无法继续扩孔，即扩孔针“卡死”；②扩孔后管坯由内壁向外壁晶粒尺寸分布不均，混晶严重。造成上述问题的原因如下：1）润滑不足。传统工艺在坯料内壁喷涂润滑剂，无法满足整个过程的润滑需要；2）扩孔过程中坯料温度分布不均。传统工艺中坯料整体的预热温度相同，在扩孔时坯料内壁发生变形和剧烈摩擦，温度升高，而坯料外壁与扩孔筒接触，温降明显，不同温度下材料的变形能力不同，造成局部金属的不均匀流动；3）扩孔后期载荷过大。由于润滑条件和金属流动性的限制，传统扩孔速度较慢，导致扩孔后期坯料剧烈降温，变形抗力急剧增大，最终导致变形无法持续进行；4）再结晶过程不完善。热变形金属会发生动态再结晶以保证获得均匀等轴的晶粒，扩孔过程变形速度慢、变形量小、温降幅度大，以上条件均会造成再结晶的不充分，特别是靠近外壁区域结晶比例很低，导致晶粒粗大，混晶严重。可以看出，扩孔过程中各因素相互制约，传统扩孔工艺无法满足镍基合金的管坯制造要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种GH4700镍基高温合金无缝管坯制备方法，能够顺利制备晶粒尺寸满足要求的GH4700镍基高温合金无缝管坯。为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种GH4700镍基高温合金无缝管坯制备方法，包括如下步骤：

对GH4700合金棒料进行机械加工，制得毛坯；

对毛坯预加热，对预加热的毛坯进行感应加热；

对感应加热后的毛坯进行润滑处理及扩孔加工，制得GH4700镍基高温合金无缝管坯。

进一步地，所述对GH4700合金棒料进行机械加工包括：在GH4700合金棒料的中心钻通孔，对钻孔后的棒料一个端面的内孔和外圆进行倒圆角处理。

优选地，倒圆角后，端面中心孔直径是通心孔直径的3倍。

进一步地，所述预加热的温度为800℃。

进一步地，感应加热将预加热的毛坯的外表面加热至1180~1200℃，内表面加热至1130~1150℃，以使感应加热后的毛坯温度从外壁到内壁逐渐降低。

进一步地，所述润滑处理包括：在感应加热后的毛坯内壁喷涂玻璃润滑剂，在坯料倒圆角端中心孔处放置圆台形空心玻璃润滑垫。

优选地，玻璃润滑剂和圆台形空心玻璃润滑垫均为A5润滑剂。