專利名稱：一種gh4169合金盤的錘鍛工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍛造領(lǐng)域，特別提供了一種GH4169合金盤的錘鍛工藝。
背景技術(shù)：
優(yōu)質(zhì)GH4169合金是Y 〃相和Y '相時(shí)效強(qiáng)化的Ni-Cr-Fe基 高溫合金，該合金在低溫和65(TC以下具有高的強(qiáng)度、持久性能、 疲勞和蠕變性能；同時(shí)它還具有良好的焊接性能和熱加工性能。 GH4169合金鍛件根據(jù)其熱加工工藝的不同，可分為GH4169合金普 通鍛件，高強(qiáng)鍛件和直接時(shí)效鍛件，某機(jī)用優(yōu)質(zhì)GH4169合金盤為 高強(qiáng)和直接時(shí)效鍛件。GH4169合金直接時(shí)效和高強(qiáng)壓氣機(jī)盤鍛件， 國(guó)外在水壓機(jī)上采用熱模鍛工藝生產(chǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制初期，由于 設(shè)備能力和生產(chǎn)條件的限制，只能在3萬(wàn)噸水壓機(jī)、63T.M和 100T.M對(duì)擊錘上進(jìn)行鍛造生產(chǎn)，尤其是在63T.M和100T.M對(duì)擊錘 上進(jìn)行鍛造生產(chǎn)盤形鍛件，這在國(guó)外還沒(méi)有生產(chǎn)過(guò)，我國(guó)在國(guó)際 上是首次采用在對(duì)擊錘上鍛造航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤形鍛件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種GH4169合金盤的錘鍛工藝。 GH4169合金成分及比例為碳0.015—0.060%,鉻17—21%,鉬2.8 —3.0%，鈮5.00—5.55%，鈦0.75 — 1.15%，鋁0.30—0,70%,鎳50.00— 55.00%,余量為鐵，鈷《1.00%，錳《0.35'硅《0.35。本發(fā)明提供了一種GH4169合金盤的錘鍛工藝，其特征在于所述的 GH4169合金盤的錘鍛工藝是采用包套的方法，在對(duì)擊錘上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)用優(yōu) 質(zhì)GH4169合金高強(qiáng)盤和直接時(shí)效盤的鍛造，包套是采用低碳鋼板和厚的硅 酸鋁纖維氈包套，包套前餅坯表面先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包 好后，外層用低碳鋼板包；低碳鋼延展性好，鍛造時(shí)不易破套，另外由于 使用了玻璃潤(rùn)滑劑+石棉板+不銹鋼的三道保護(hù)措施，有效的增加了保溫效 果，降低了冷模效應(yīng)并減少了摩擦阻力。
鍛造采用模鍛加工工藝，具體如下
高強(qiáng)盤餅坯低溫入爐，采用階梯式加熱方法升溫，最后加熱到規(guī)定 的鍛造溫度進(jìn)行保溫；
直接時(shí)效盤餅坯低溫入爐，采用階梯式加熱方法升溫，最后加熱到 規(guī)定的鍛造溫度進(jìn)行保溫；餅坯加熱完畢后轉(zhuǎn)移至630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模 鍛，轉(zhuǎn)移時(shí)間要嚴(yán)格控制在5分鐘之內(nèi)，溫降控制在50。C之內(nèi)，以保證具 有較高的始鍛溫度，鍛錘的打擊次數(shù)控制在20次到40次，整個(gè)錘鍛過(guò)程 要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免溫度過(guò)低或偏高。
所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝?yán)鋮s方式為，高強(qiáng)盤錘鍛結(jié)束后在空 氣中冷卻；直接時(shí)效盤錘鍛結(jié)束后在水中冷卻。
所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝中的熱處理工藝參數(shù)如下，
高強(qiáng)盤為
固溶950°C 980°C，保溫lh，空冷、油冷或水冷；
時(shí)效720°C，保溫8h，以5(TC/h速率爐冷至62(TC，保溫8h，空冷;
直接時(shí)效盤為時(shí)效720°C，保溫8h,以5(TC/h速率爐冷至620。C，保溫8h,空冷。
本發(fā)明所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝，主要對(duì)在630KJ對(duì)擊 錘上鍛造的GH4169合金直接時(shí)效和高強(qiáng)盤的生產(chǎn)工藝和組織性能 等進(jìn)行研究。為了保證盤件獲得細(xì)小的晶粒組織和良好的性能， 必須在較低的溫度和采取較大的變形比進(jìn)行鍛造，并且要保證具 有適量的Ni3Nb相。這就必然造成合金的變形溫度區(qū)間較窄，盤 鍛件成型困難。為了保證壓氣機(jī)盤鍛件的成型及組織和性能，采 用了包套工藝方法，并采用玻璃潤(rùn)滑劑進(jìn)行盤鍛件的生產(chǎn)，在鍛 造時(shí)既起到了保溫作用，又有利于鍛造變形。
為了保證盤鍛件的性能，對(duì)原材料的成分和組織進(jìn)行了控制， 控制了原材料中Nb、 S、 0、 N含量，材料的原始組織。對(duì)直接時(shí) 效和高強(qiáng)壓氣機(jī)盤鍛件的鍛造工藝進(jìn)行了研究，影響鍛件性能和 組織的鍛造工藝參數(shù)，主要有加熱溫度，開(kāi)鍛溫度，變形量，變 形速度，終鍛溫度及鍛后冷卻等因素。
錘鍛工藝生產(chǎn)的GH4169合金直接時(shí)效和高強(qiáng)壓氣機(jī)盤具有獨(dú) 有的特點(diǎn)(1)在對(duì)擊綞上鍛造的GH4169合金盤鍛件的晶粒度 細(xì)小、均勻，鍛件表面與內(nèi)部差異不大，盤鍛件的晶粒度細(xì)小、 均勻。(2)由于在對(duì)擊錘上鍛造的GH4169合金盤鍛件一個(gè)加熱火 次多次變形，變形速率高，變形激烈，鍛件的強(qiáng)度相對(duì)較高，綜 合性能較好。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
該技術(shù)是采用包套的方法，在對(duì)擊錘上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)用優(yōu)質(zhì)GH4169合金高強(qiáng)壓氣機(jī)盤和直接時(shí)效壓氣機(jī)盤鍛造的一種方法。該技術(shù)采用包套方法， 在一個(gè)加熱火次內(nèi)多次變形，變形速率高，變形激烈，變形過(guò)程中表面與 內(nèi)部的變形程度更趨于均勻合理，鍛件表面沒(méi)有明顯的因模具表面與變形 金屬表面存在摩擦阻力而產(chǎn)生的變形不均勻現(xiàn)象。 一個(gè)加熱火次變形和變 形速率高有利于金屬完成動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，使盤鍛件的晶粒度細(xì)小、均勻，同 時(shí)鍛件能產(chǎn)生較強(qiáng)烈的形變強(qiáng)化效應(yīng)，因而鍛件的強(qiáng)度相對(duì)較高，綜合性
能較好。該技術(shù)是生產(chǎn)高性能GH4169合金盤件的一種有效手段，不僅應(yīng)用 于某機(jī)的高強(qiáng)和直接時(shí)效盤的制造上，而且已廣泛應(yīng)用于航空、航天、核 能上，該技術(shù)將會(huì)得到全面推廣應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
1、高強(qiáng)盤件
模鍛用的高強(qiáng)盤餅坯在經(jīng)過(guò)表面處理后采用低碳鋼板和硅酸鋁纖維氈 包套。包套前先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼
板包。包套完的餅坯在電爐中加熱，餅坯的入爐溫度不應(yīng)超過(guò)800'C，采用 階梯式加熱方法升溫，最后加熱到鍛造溫度進(jìn)行保溫(按餅坯的厚度控制 保溫時(shí)間)。餅坯達(dá)到保溫時(shí)間后在630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模鍛，錘擊次數(shù)按 要求嚴(yán)格執(zhí)行。餅坯從出爐到開(kāi)始錘鍛轉(zhuǎn)移時(shí)間要盡量縮短，以保證具有 較高的始鍛溫度，整個(gè)錘鍛過(guò)程要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免 溫度過(guò)低或偏高。錘鍛結(jié)束后盤件在空氣中冷卻，并將包裹于盤件表面的石棉及鋼板清除掉，消除隔熱效果。盤件空冷結(jié)束后進(jìn)行熱處理，熱處理
制度為盤件低溫入爐，臺(tái)階式升溫至95(TC，保溫lh，空冷(固溶)；720 。C下保溫8h，以50°C/h速率爐冷至620°C ，保溫8h，空冷(時(shí)效)。 2、直接時(shí)效盤件
模鍛用的高強(qiáng)盤餅坯在經(jīng)過(guò)表面處理后采用低碳鋼板和硅酸鋁纖維氈 包套。包套前先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼 板包。包套完的餅坯在電爐中加熱，餅坯的入爐溫度不應(yīng)超過(guò)80(TC，采用 階梯式加熱方法升溫，最后加熱到鍛造溫度進(jìn)行保溫(按餅坯的厚度控制 保溫時(shí)間)。餅坯達(dá)到保溫時(shí)間后在630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模鍛，錘擊次數(shù)按 要求嚴(yán)格執(zhí)行。餅坯從出爐到開(kāi)始錘鍛轉(zhuǎn)移時(shí)間要盡量縮短，以保證具有 較高的始鍛溫度，整個(gè)錘鍛過(guò)程要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免 溫度過(guò)低或偏高。錘鍛結(jié)束后盤件迅速轉(zhuǎn)移到水槽中進(jìn)行水冷，轉(zhuǎn)移過(guò)程 中清除掉盤件表面的石棉及鋼板。盤件水冷結(jié)束后進(jìn)行時(shí)效處理，熱處理 制度為盤件低溫入爐，升溫至72(TC，保溫8h，以5(TC/h速率爐冷至620 。C，保溫8h，空冷。
實(shí)施例2 1、高強(qiáng)盤件
模鍛用的高強(qiáng)盤餅坯在經(jīng)過(guò)表面處理后采用低碳鋼板和硅酸鋁纖維氈 包套。包套前先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼 板包。包套完的餅坯在電爐中加熱，餅坯的入爐溫度不應(yīng)超過(guò)800'C,采用 階梯式加熱方法升溫，最后加熱到鍛造溫度進(jìn)行保溫(按餅坯的厚度控制 保溫時(shí)間)。餅坯達(dá)到保溫時(shí)間后在630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模鍛，錘擊次數(shù)要求嚴(yán)格執(zhí)行。餅坯從出爐到開(kāi)始錘鍛轉(zhuǎn)移時(shí)間要盡量縮短，以保證具有 較高的始鍛溫度，整個(gè)錘鍛過(guò)程要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免 溫度過(guò)低或偏高。錘鍛結(jié)束后盤件在空氣中冷卻，并將包裹于盤件表面的 石棉及鋼板清除掉，消除隔熱效果。盤件空冷結(jié)束后進(jìn)行熱處理，熱處理
制度為盤件低溫入爐，臺(tái)階式升溫至970'C，保溫lh，空冷(固溶)；720 。C下保溫8h，以40/h速率爐冷至62(TC，保溫8h，空冷(時(shí)效)。 2、直接時(shí)效盤件
模鍛用的高強(qiáng)盤餅坯在經(jīng)過(guò)表面處理后采用低碳鋼板和硅酸鋁纖維氈 包套。包套前先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼 板包。包套完的餅坯在電爐中加熱，餅坯的入爐溫度不應(yīng)超過(guò)80(TC，采用 階梯式加熱方法升溫，最后加熱到鍛造溫度進(jìn)行保溫(按餅坯的厚度控制 保溫時(shí)間)。餅坯達(dá)到保溫時(shí)間后在630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模鍛，錘擊次數(shù)按 要求嚴(yán)格執(zhí)行。餅坯從出爐到開(kāi)始錘鍛轉(zhuǎn)移時(shí)間要盡量縮短，以保證具有 較高的始鍛溫度，整個(gè)錘鍛過(guò)程要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免 溫度過(guò)低或偏高。錘鍛結(jié)束后盤件迅速轉(zhuǎn)移到水槽中進(jìn)行水冷，轉(zhuǎn)移過(guò)程 中清除掉盤件表面的石棉及鋼板。盤件水冷結(jié)束后進(jìn)行時(shí)效處理，熱處理 制度為盤件低溫入爐，升溫至72(TC，保溫8h，以4(TC/h速率爐冷至620 °C，保溫8h，空冷。
實(shí)施例3 1、高強(qiáng)盤件
模鍛用的高強(qiáng)盤餅坯在經(jīng)過(guò)表面處理后采用低碳鋼板和硅酸鋁纖維氈 包套。包套前先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼板包。包套完的餅坯在電爐中加熱，餅坯的入爐溫度不應(yīng)超過(guò)80(TC，采用 階梯式加熱方法升溫，最后加熱到鍛造溫度進(jìn)行保溫(按餅坯的厚度控制 保溫時(shí)間)。餅坯達(dá)到保溫時(shí)間后在630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模鍛，錘擊次數(shù)按 要求嚴(yán)格執(zhí)行。餅坯從出爐到開(kāi)始錘鍛轉(zhuǎn)移時(shí)間要盡量縮短，以保證具有 較高的始鍛溫度，整個(gè)錘鍛過(guò)程要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免 溫度過(guò)低或偏高。錘鍛結(jié)束后盤件在空氣中冷卻，并將包裹于盤件表面的 石棉及鋼板清除掉，消除隔熱效果。盤件空冷結(jié)束后進(jìn)行熱處理，熱處理 制度為盤件低溫入爐，臺(tái)階式升溫至980'C，保溫lh，空冷(固溶)；720 。C下保溫8h，以60tVh速率爐冷至620'C，保溫8h，空冷(時(shí)效)。 2、直接時(shí)效盤件
模鍛用的高強(qiáng)盤餅坯在經(jīng)過(guò)表面處理后采用低碳鋼板和硅酸鋁纖維氈 包套。包套前先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼 板包。包套完的餅坯在電爐中加熱，餅坯的入爐溫度不應(yīng)超過(guò)80(TC，采用 階梯式加熱方法升溫，最后加熱到鍛造溫度進(jìn)行保溫(按餅坯的厚度控制 保溫時(shí)間)。餅坯達(dá)到保溫時(shí)間后在630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模鍛，錘擊次數(shù)按 要求嚴(yán)格執(zhí)行。餅坯從出爐到開(kāi)始錘鍛轉(zhuǎn)移時(shí)間要盡量縮短，以保證具有 較高的始鍛溫度，整個(gè)錘鍛過(guò)程要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免 溫度過(guò)低或偏高。錘鍛結(jié)束后盤件迅速轉(zhuǎn)移到水槽中進(jìn)行水冷，轉(zhuǎn)移過(guò)程 中清除掉盤件表面的石棉及鋼板。盤件水冷結(jié)束后進(jìn)行時(shí)效處理，熱處理 制度為盤件低溫入爐，升溫至72(TC，保溫8h，以60°C/h速率爐冷至620 °C，保溫8h，空冷。
權(quán)利要求
1、一種GH4169合金盤的錘鍛工藝，其特征在于所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝是采用包套的方法，在對(duì)擊錘上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)用優(yōu)質(zhì)GH4169合金高強(qiáng)盤和直接時(shí)效盤的鍛造，包套是采用低碳鋼板和厚的硅酸鋁纖維氈包套，包套前餅坯表面先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼板包；鍛造采用模鍛加工工藝，具體如下高強(qiáng)盤餅坯低溫入爐，采用階梯式加熱方法升溫，最后加熱到規(guī)定的鍛造溫度進(jìn)行保溫；直接時(shí)效盤餅坯低溫入爐，采用階梯式加熱方法升溫，最后加熱到規(guī)定的鍛造溫度進(jìn)行保溫；餅坯加熱完畢后轉(zhuǎn)移至630KJ對(duì)擊錘上進(jìn)行模鍛，轉(zhuǎn)移時(shí)間要嚴(yán)格控制在5分鐘之內(nèi)，溫降控制在50℃之內(nèi)，以保證具有較高的始鍛溫度，鍛錘的打擊次數(shù)控制在20次到40次，整個(gè)錘鍛過(guò)程要求一火完成，嚴(yán)格控制終鍛溫度，避免溫度過(guò)低或偏高。
2、 按照權(quán)利要求1所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝，其特征在于 所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝?yán)鋮s方式為，高強(qiáng)盤錘鍛結(jié)束后在空氣中 冷卻；直接時(shí)效盤錘鍛結(jié)束后在水中冷卻。
3、 按照權(quán)利要求所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝，其特征在于所 述的GH4169合金盤的錘鍛工藝中的熱處理工藝參數(shù)如下，高強(qiáng)盤為固溶950°C 980°C，保溫lh,空冷、油冷或水冷；時(shí)效720°C,保溫8h，以50。C/h速率爐冷至620。C,保溫8h，空冷；直接時(shí)效盤為時(shí)效720°C，保溫8h,以50'C/h速率爐冷至62(TC,保溫8h，空冷。
全文摘要
一種GH4169合金盤的錘鍛工藝，其特征在于所述的GH4169合金盤的錘鍛工藝是采用包套的方法，在對(duì)擊錘上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)用優(yōu)質(zhì)GH4169合金高強(qiáng)盤和直接時(shí)效盤的鍛造，包套是采用低碳鋼板和厚的硅酸鋁纖維氈包套，包套前餅坯表面先噴涂玻璃潤(rùn)滑劑，用硅酸鋁纖維氈包好后，外層用低碳鋼板包；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)一個(gè)加熱火次變形和變形速率高有利于金屬完成動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，使盤鍛件的晶粒度細(xì)小、均勻，同時(shí)鍛件能產(chǎn)生較強(qiáng)烈的形變強(qiáng)化效應(yīng)，因而鍛件的強(qiáng)度相對(duì)較高，綜合性能較好。已廣泛應(yīng)用于航空、航天、核能上，該技術(shù)將會(huì)得到全面推廣應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B21J5/02GK101412066SQ20071015751
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者娜 張, 張紹華, 李國(guó)輝, 李曉光, 楊樹(shù)林, 王健妍, 王照坤, 趙興東, 邰清安 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司