[发明专利]一种改善GH4706合金性能的热处理工艺

说明书

本申请涉及高温合金组织与性能控制的技术领域，具体公开了一种改善GH4706合金性能的热处理工艺。该热处理工艺具体包括以下步骤：将GH4706高温合金进行固溶热处理，出炉冷却；双级时效处理；其中，所述固溶热处理中，固溶热处理温度为在GH4706高温合金晶内强化相析出温度的基础上升高10‑30℃，低于晶界强化相完全溶解温度；固溶热处理的保温时间为高温合金锻件整体达到固溶热处理温度起1h以上；所述出炉冷却中，冷却速度为2‑5℃/min。本申请提供的热处理工艺能够有效提高GH4706高温合金制备的超大尺寸轮盘锻件的拉伸强度和持久性能。

技术领域

本申请涉及高温合金组织与性能控制的技术领域，更具体地说，它涉及一种改善GH4706合金性能的热处理工艺。

背景技术

GH4706合金具有可靠的高温服役性能、优异的锻造性能、扩大锭型可行性及良好的机加工性能，是制备超大尺寸轮盘锻件的主要选材之一。超大尺寸涡轮盘锻件被广泛应用于电力、核能、舰艇等领域。涡轮盘是发动机的核心热端部件。由于涡轮盘的工作环境复杂，涡轮盘需要承受较高的温度和较大的应力，因此，要求涡轮盘具有高的拉伸强度和持久性能。然而，随着发动机功率的不断提升，涡轮盘的尺寸逐渐增大，最大尺寸已到达以上。这对涡轮盘服役性能的要求及组织控制提出更大挑战。国内可制备直径在2000mm超大尺寸涡轮盘且服役温度在600℃附近的高温合金仅有GH4706合金一种，其他牌号的高温合金均无法同时满足规格尺寸与可承受温度的协调要求，故无法满足发动机功率提升对超大尺寸涡轮盘高温性能与可制备性的综合要求。

目前，为提高涡轮盘的服役寿命与承温能力，对于高温合金组织与性能控制的最主要环节即为盘锻件的热处理。相关技术中，对于GH4706合金的热处理工艺为在主要强化相全溶温度以上进行固溶处理，保温时间最少为1h，水淬冷却至室温后进行双时效处理。

基于上述，相关技术中GH4706合金的热处理工艺导致析出的晶界强化相数量较少，故超大尺寸涡轮盘锻件的拉伸强度和持久寿命有限，超大尺寸涡轮盘锻件还容易产生较大的内应力，从而使得超大尺寸涡轮盘锻件容易开裂和产生较大的缺口敏感性，故降低了超大尺寸涡轮盘锻件的使用寿命；且在后续机加工及服役过程中，超大尺寸涡轮盘锻件产生的较大的内应力极易使其产生微变形，进而导致涡轮盘锻件报废。

发明内容

为了提高超大尺寸高温合金轮盘锻件的拉伸强度和持久性能，本申请提供一种改善GH4706合金性能的热处理工艺。

第一方面，本申请提供的一种改善GH4706合金性能的热处理工艺，采用如下的技术方案：

一种改善GH4706合金性能的热处理工艺，具体包括以下步骤：将高温合金锻件进行固溶热处理，出炉冷却；双级时效处理；其中，所述固溶热处理中，固溶热处理温度为在高温合金锻件晶内强化相析出温度的基础上升高10-30℃，但低于晶界强化相的完全溶解温度；固溶热处理的保温时间为高温合金锻件整体达到固溶热处理温度起1h以上；所述出炉冷却中，冷却速度为2-5℃/min。

通过采用上述技术方案，本申请通过降低GH4706高温合金的固溶热处理温度及固溶后冷却速度，使超大尺寸高温合金轮盘锻件在复杂的服役环境中仍具有较高的拉伸强度和持久性能，以满足高功率发动机涡轮盘的性能要求，同时，减少了超大尺寸高温合金轮盘锻件冷却过程中各部位的温度梯度，降低了超大尺寸高温合金轮盘锻件在热处理过程中产生的内应力，从而降低了超大尺寸高温合金轮盘锻件在随后机加工及服役过程中由内应力产生的微变形及缺口敏感性，提高了超大尺寸高温合金轮盘锻件的服役寿命。