一種gh4700合金鑄錠均勻化處理方法
2023-05-27 03:47:01 1
一種gh4700合金鑄錠均勻化處理方法
【專利摘要】一種GH4700合金鑄錠均勻化處理方法，其特徵在於：將鑄態合金放入溫度小於400℃的電阻加熱爐中，以100℃/小時的速度升溫至1130~1150℃，保溫8~10小時，之後用半小時升溫至1180~1210℃，保溫24~32小時，隨爐冷卻至1000℃後，出爐空冷至室溫。本發明使合金的Nb、Ti元素偏析和Laves相消除，提高了合金熱加工塑性。
【專利說明】一種GH4700合金鑄錠均勻化處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於冶金領域，涉及一種鎳基合金製造工藝，尤其是一種GH4700合金鑄錠均勻化處理方法。
【背景技術】
[0002]GH4700合金是一種析出強化型鎳基高溫合金，該合金具有優異的力學性能、組織穩定性和抗熱腐蝕能力。由於該合金含有Al、T1、Nb等析出強化元素，其合金化程度高，在鑄錠的凝固過程中，固相和液相之間存在著溶質分配現象，最終導致凝固後枝晶幹和枝晶間的成分不均勻，產生嚴重的枝晶偏析，鑄錠在冷卻後的組織裡必然形成Laves相等有害相，使熱加工溫度範圍窄，塑性降低，熱加工性能變差。國內針對其他鎳基合金中Nb、Ti等元素偏析的消除進行了研究，並取得了一定成績，例如對於Φ280πιπι錠型的GH742合金，消除Nb、Ti偏析的均勻化工藝為1160X8小時；對於Φ 120mm錠型IN706合金，消除Nb、Ti偏析的均勻化工藝為1200X24小時。但是對於GH4700合金，其均勻化工藝未見報導。
[0003]GH4700合金的合金化程度較高，不同溶質原子的半徑不同導致擴散能力差異很大，其中T1、Nb等大尺寸原子由於擴散能力較弱，始終存在於液相之中，造成局部元素富集。當凝固結束時，先形成的枝晶幹區域與最後形成的枝晶間區域存在明顯的成分差別，即產生顯微偏析。具有明顯顯微偏析的合金鑄錠，加工塑性差，無法直接進行開坯，必須經過長時間均勻化退火，消除凝固過程中形成的有害相，使合金元素均勻分布。
[0004]由於Nb元素的偏析，GH4700合金鑄態組織中存在低熔Laves相。Laves相主要結構為Nb2Ni,是一種TCP相，容易在枝晶間富Nb的部位形成，多呈塊狀。Lave相會明顯降低合金的熱加工塑性。因此，均勻化處理必須使Laves相充分回溶，以保證後續的熱加工性倉泛。
[0005]對於GH4700合金，均勻化處理的溫度必須足夠使N1、Ti元素擴散，從而消除元素偏析。但是Lave相為低熔點相，如果選擇一段溫度均勻化處理，若均勻化溫度選擇在Lave相初熔溫度以上，會使Laves相熔化，出現內部缺陷；若均勻化溫度選擇在Laves相初熔溫度以下，則無法使Nb、Ti元素充分擴散。
【發明內容】
[0006]為了有效消除合金鑄錠中Nb、Ti等元素的偏析，消除低熔點有害相Laves相，以改善鑄錠的熱加工性能，本發明提供一種GH4700合金鑄錠均勻化處理方法。
[0007]本發明的技術方案是:GH4700鎳基合金的質量百分比化學成分是:C 0.05，Cr25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al 1.47，Ti 1.69，Ni 餘量。
[0008]本發明提供的均勻化工藝為兩階段退火:第一階段退火溫度為1130-1150°C，退火時間為8~10小時，使Laves相充分回溶到基體中；第二階段退火溫度為1180-l210℃，退火時間為24-32小時，使Nb、Ti元素擴散至均勻，消除元素偏析。其中入爐溫度小於400°C，升溫速度為100°C /小時，退火結束後先爐冷至1000°C後出爐空冷。[0009]本發明可以有效消除GH4700合金中Nb、Ti元素的偏析，同時使Laves相充分回溶進基體，儘可能地改善合金的熱加工塑性。
[0010]均勻化之前合金組織存在很明顯的黑白相間的枝晶形貌，在枝晶間分布有白亮的Laves析出相，一次枝晶間距約為240 μ m, 二次枝晶間距為87.5 μ m。採用本發明的均勻化工藝處理後，枝晶組織完全消除，Laves相回溶進基體，鑄錠的整體組織比較均勻。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例對本發明作進一步說明:
GH4700 鎳基合金的化學成分(wt%)是:C 0.05，Cr 25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al1.47，Ti 1.69，Ni 餘量。
[0012]實施例1:將電阻爐升溫至300°C，將鑄態GH4700合金放入電阻爐中，以100°C /小時的速度升溫至1130°C，保溫10小時，之後用半小時升溫至1180°C，保溫32小時，隨爐冷卻至1000°C後，出爐空冷至室溫。
[0013]實施例2:將電阻爐升溫至400°C，將鑄態GH4700合金放入電阻爐中，以100°C/小時的速度升溫至1150°C，保溫8小時，之後用半小時升溫至1210°C，保溫24小時，隨爐冷卻至1000°C後，出爐空冷至室溫。
[0014]實施例3:將電阻爐升溫至400°C，將鑄態GH4700合金放入電阻爐中，以100°C/小時的速度升溫至1140°C，保溫9小時，之後用半小時升溫至1200°C，保溫28小時，隨爐冷卻至1000°C後，出爐空冷至室溫。
[0015]對以上實 施例均勻化處理後的GH4700鑄錠進行了掃描電鏡觀察和能譜分析。電鏡觀察表明，鑄錠中的Lav es相全部溶解，枝晶形貌消除。用偏析係數K來表徵元素偏析的程度，分析結果如表1所示。
[0016]本發明各實施例均勻化前後偏析數據表:
【權利要求】
1.一種GH4700合金鑄錠均勻化處理方法，GH4700鎳基合金的化學成分是:C 0.05，Cr25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al 1.47，Ti 1.69，Ni餘量；其特徵在於:將鑄態合金放入溫度小於400°C的加熱爐中，以100°C /小時的速度升溫至113(Tll50°C，保溫8~10小時，之後用半小時升溫至118(Tl210°C，保溫24~32小時，隨爐冷卻至1000°C後，出爐空冷至室溫；使合金的Nb、Ti元素偏析和Laves相消除。
2.按照權利要求1 所述的方法，其特徵在於:所述加熱爐為電阻爐。
【文檔編號】C22C19/05GK103484649SQ201310425385
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】李陽, 李莎, 王巖, 曾莉, 郝文慧 申請人:太原鋼鐵(集團)有限公司