一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造要解決的問題是提供一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，將進(jìn)行過正常固溶處理的高溫合金進(jìn)行多段時(shí)效處理，增加了基體中第二相的數(shù)量，且每段時(shí)效處理的溫度逐步降低，可防止第二相的過度長大。本發(fā)明的熱處理工藝，在不對合金材料的晶粒度、高溫蠕變性能以及疲勞性能產(chǎn)生明顯影響的情況下，顯著提高了合金的強(qiáng)度和硬度。
【專利說明】一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說涉及一種鐵基沉淀型高溫合金的熱處
理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫合金又稱為熱強(qiáng)合金、耐熱合金或超合金，是隨著航空工業(yè)發(fā)展起來的一種新型耐高溫金屬材料，這種材料可在600~1100°C的高溫環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。
[0003]高溫合金按成分大體可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金，按強(qiáng)化方式可分為固溶強(qiáng)化型、沉淀強(qiáng)化型、氧化物彌散強(qiáng)化型和纖維強(qiáng)化型等。高溫合金的熱處理工藝主要有固溶處理和時(shí)效處理兩種，固溶處理是使合金元素溶入基體，然后快速冷卻使合金元素來不及析出或發(fā)生相變，形成過飽和固溶體，隨后通過時(shí)效處理在基體中析出第二相以強(qiáng)化合金。
[0004]高溫合金主要用于制造航空、艦艇和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤和燃燒室等高溫部件，還用于制造航天飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆、石油化工設(shè)備以及煤的轉(zhuǎn)化等能源轉(zhuǎn)換裝置。對高溫合金的強(qiáng)度和硬度有著很高的要求，因此，在不對合金其他性能指標(biāo)(晶粒度、高溫蠕變性能或疲勞性能)產(chǎn)生不利影響的前提下，提高合金的強(qiáng)度和硬度極為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā) 明創(chuàng)造要解決的問題是提供一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，在不對合金材料的晶粒度、高溫蠕變性能以及疲勞性能產(chǎn)生明顯影響的情況下，顯著提高合金的強(qiáng)度和硬度。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:提供一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:將鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金經(jīng)過正常的固溶熱處理后再進(jìn)行以下步驟:
[0007](I)將高溫合金加熱至710~730°C，保溫15~17小時(shí)，保溫期間應(yīng)保證爐內(nèi)真空度在0.13~1.3Pa范圍內(nèi)，保溫結(jié)束后充入氬氣進(jìn)行冷卻；
[0008](2)將高溫合金加熱至670~690°C，保溫15~17小時(shí)，保溫期間應(yīng)保證爐內(nèi)真空度在0.13~1.3Pa范圍內(nèi)，保溫結(jié)束后充入氬氣進(jìn)行冷卻；
[0009](3)將高溫合金加熱至640~660°C，保溫15~17小時(shí)，加熱期間高溫合金用石英砂進(jìn)行保護(hù)，加熱結(jié)束后零件隨爐冷卻；
[0010](4)將高溫合金加熱至620~640°C，保溫15~17小時(shí)，加熱期間高溫合金用石英砂進(jìn)行保護(hù)，加熱結(jié)束后零件隨爐冷卻。
[0011]進(jìn)一步地，所述固溶熱處理溫度為980°C。
[0012]進(jìn)一步地，所述鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金選用規(guī)格為MJ4的螺釘。
[0013]進(jìn)一步地,所述螺釘?shù)幕瘜W(xué)組成成分包括:C < 0.08wt%, Si ^ lwt%, Mn ^ 2wt%,S ≤ 0.025wt%, P ≤ 0.025wt%, Ν?24 ~27wt%，Cr 13.5 ~16wt%，Mol ~1.5wt%, Til.9 ~
2.35wt%, B0.003 ~0.01wt%, V0.1 ~0.5wt%, Co≤ lwt%, Al ≤ 0.35wt%, Cu ≤0.5wt%。
[0014]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明在進(jìn)行常規(guī)固溶后采用多段低溫時(shí)效，增加了基體中強(qiáng)化相即第二相的數(shù)量，同時(shí)本發(fā)明的多段時(shí)效溫度逐步降低，有效防止了第二相的過度長大，而第二相顆粒數(shù)量越多，顆粒數(shù)量越細(xì)，則沉淀強(qiáng)化效果越好，本發(fā)明的熱處理工藝提高了材料的強(qiáng)度和硬度。本發(fā)明提供的熱處理工藝在不對合金材料的晶粒度、高溫蠕變性能以及疲勞性能產(chǎn)生明顯影響的條件下，能夠顯著提高合金的強(qiáng)度和硬度，可用于生產(chǎn)高強(qiáng)度、硬度的鐵基高溫合金產(chǎn)品，也可作為彌補(bǔ)該類產(chǎn)品強(qiáng)度、硬度不足的補(bǔ)充熱處理工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說明。
[0016]本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，相關(guān)固溶工藝按材料牌號對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件執(zhí)行，經(jīng)過正常的固溶處理后對合金進(jìn)行如下步驟:
[0017](1)將鐵基沉淀強(qiáng)化高溫合金加熱至710~730°C，保溫15~17小時(shí)，保溫期間保證爐內(nèi)真空度在0.13~1.3Pa范圍內(nèi)，保溫結(jié)束后充入氬氣進(jìn)行冷卻；
[0018](2)將高溫合金加熱至670~690°C，保溫15~17小時(shí)，保溫期間保證爐內(nèi)真空度在0.13~1.3Pa范圍內(nèi)，保溫結(jié)束后充入氬氣進(jìn)行冷卻；
[0019](3)將高溫合金加熱至640~660°C，保溫15~17小時(shí)，加熱過程中高溫合金用石英砂進(jìn)行保護(hù)，加熱結(jié)束后合金隨爐冷卻；
[0020](4)將高溫合金加熱至620~640°C，保溫15~17小時(shí)，加熱過程中高溫合金用石英砂進(jìn)行保護(hù)，加熱結(jié)束后合金隨爐冷卻。
[0021]其中，步驟(1)和步驟(2)由于時(shí)效溫度較高，在真空爐中進(jìn)行熱處理，可以有效防止表面產(chǎn)生過多的氧化，而步驟(3)和步驟(4)時(shí)效溫度較低，材料本身具有較好的耐蝕抗氧化性能，使用石英砂保護(hù)在空氣環(huán)境中加熱即可。
[0022]鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金通過時(shí)效處理，從過飽和固溶提中析出第二相Y ’相，以強(qiáng)化合金。而在合金成分和熱處理工藝得當(dāng)?shù)那闆r下，相的形態(tài)和數(shù)量對合金性能的影響是最大的。
[0023]時(shí)效過程中，Y ’相是連續(xù)析出的，其析出開始溫度在600°C左右，因此固溶后的合金只要加熱到600°C以上時(shí)效，基體中就有Y ’相析出，而Y ’相的析出量在700~730°C最多，且多段時(shí)效會(huì)增加Y’相的析出量。同時(shí)，隨著時(shí)效溫度的提高，Y’相會(huì)呈長大趨勢，Y ’相的長大在500~650°C區(qū)間內(nèi)較為緩慢，到700°C以后長大速度明顯增加。
[0024]沉淀強(qiáng)化型高溫合金時(shí)效后強(qiáng)度普遍在IlOOMPa以上，根據(jù)合金沉淀強(qiáng)化機(jī)理，第二相顆粒數(shù)量越多，顆粒尺寸越細(xì)，則沉淀強(qiáng)化效果越好。本發(fā)明創(chuàng)造采用多段低溫時(shí)效，增加了基體中第二相Y ’相析出的數(shù)量，同時(shí)，本發(fā)明創(chuàng)造每段時(shí)效溫度逐步降低，有效防止了第二相Y’相的過度長大，提高了合金的強(qiáng)度和硬度。
[0025]本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例采用同樣成分和規(guī)格的一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金零件進(jìn)行說明。所采用的高溫合金零件成分和規(guī)格如表1所示。
[0026]表1實(shí)施例中所采用的高溫合金零件成分和規(guī)格
【權(quán)利要求】
1.一種鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:將鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金經(jīng)過正常的固溶熱處理后再進(jìn)行以下步驟: (1)將高溫合金加熱至710~730°C，保溫15~17小時(shí)，保溫期間應(yīng)保證爐內(nèi)真空度在0.13~1.3Pa范圍內(nèi)，保溫結(jié)束后充入氬氣進(jìn)行冷卻； (2)將高溫合金加熱至670~690°C，保溫15~17小時(shí)，保溫期間應(yīng)保證爐內(nèi)真空度在0.13~1.3Pa范圍內(nèi)，保溫結(jié)束后充入氬氣進(jìn)行冷卻； (3)將高溫合金加熱至640~660°C，保溫15~17小時(shí)，加熱期間高溫合金用石英砂進(jìn)行保護(hù)，加熱結(jié)束后零件隨爐冷卻； (4)將高溫合金加熱至620~640°C，保溫15~17小時(shí)，加熱期間高溫合金用石英砂進(jìn)行保護(hù)，加熱結(jié)束后零件隨爐冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:所述固溶熱處理溫度為980°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:所述鐵基沉淀強(qiáng)化型高溫合金選用規(guī)格為MJ4的螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵基沉 淀強(qiáng)化型高溫合金的熱處理工藝，其特征在于:所述螺釘?shù)幕瘜W(xué)組成成分包括:C ( 0.08wt%, Si ( lwt%，Mn ( 2wt%，S ^ 0.025wt%,P ^ 0.025wt%,Ni24 ~27wt%，Crl3.5 ~16wt%，Mol ~1.5wt%,Til.9 ~2.35wt%, B0.003 ~0.01wt%, V0.1 ~0.5wt%, Co ( lwt%, Al ( 0.35wt%, Cu ( 0.5wt%。
【文檔編號】C22C38/58GK103820621SQ201410116161
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】葉文君, 胡隆偉, 樊開倫, 鄭曉冬, 陳濤 申請人:航天精工股份有限公司