一種合金gh600無(wú)縫管的加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金的加工工藝，特別是一種高溫合金GH600無(wú)縫管的加工工藝，適用于航空級(jí)高溫合金GH600無(wú)縫管生產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高溫合金GH600無(wú)縫管生產(chǎn)工藝不合理，加工的產(chǎn)品質(zhì)量差，滿足不了用戶的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高溫合金GH600無(wú)縫管的加工工藝。該工藝不僅設(shè)計(jì)合理，使用方便，而且節(jié)省材料，加工質(zhì)量好。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:工藝如下:真空冶煉一鍛造一車光棒、圓管坯一穿孔、修磨一酸洗一冷加工一真空熱處理。
[0005]本發(fā)明的有益效果是，工藝合理，使用方便，節(jié)省材料，加工質(zhì)量好。
【具體實(shí)施方式】
[0006]工藝如下；真空冶煉一鍛造一車光棒、圓管坯一穿孔、修磨一酸洗一冷加工一真空熱處理。
[0007]1)冶煉
GH600為鎳基高溫合金，有較高的鋁、鈦含量，這些活性元素與氧、氮親和力很強(qiáng)，易生成NTi，Ti(C N)及A1203，夾雜，影響合金的純凈程度。鋁、鈦、鈮、鈷等元素同時(shí)并存，比重差別也大，因此成分不易均勻，尤其是大截面的錠型，更易引起偏析和不均勻性。因此，合金成分控制范圍嚴(yán)格，為得到良好的成分配合，鋁、鈦要控制在極窄的范圍內(nèi)，有害雜質(zhì)應(yīng)盡量低。這些較嚴(yán)格的要求為選擇冶煉手段提出了依據(jù)。
[0008]該合金一般有兩種冶煉工藝:真空感應(yīng)爐+電渣重熔和非真空感應(yīng)爐+電渣重熔。每一種冶煉工藝冶煉的GH600合金都顯示良好的鍛造塑性。即每一種工藝冶煉都顯示較好的熱加工性能。非真空感應(yīng)爐+電渣重熔工藝冶煉出的合金，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度顯著高于真空感應(yīng)爐+電渣重熔工藝冶煉的合金，而伸長(zhǎng)率則明顯低于真空冶煉的合金。其原因在于真空冶煉的合金純潔度更高些，因而顯示出更加優(yōu)良的材料塑性。
[0009]由于該產(chǎn)品在冶煉后需大量的塑性變形加工，其塑性好壞將直接影響后續(xù)步驟的工藝難度。另外材料的純潔度還將對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，純潔度低的材料將容易在軋制時(shí)產(chǎn)生折疊，導(dǎo)致管材報(bào)廢。
[0010]2)鍛造
GH600高溫合金管材成品其關(guān)鍵技術(shù)是鍛造鍛造工藝在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮與加熱溫度、開始與終止變形溫度范圍、變形程度、變形速度。
[0011]鎳基變形合金由于其合金元素含量較多，合金化程度高，并有較多的強(qiáng)化相數(shù)量，這本身就使壓力加工過(guò)程變得困難，顯示出與普通鋼的壓力加工過(guò)程有較大的區(qū)別。工藝塑性低，變形抗力大，導(dǎo)熱系數(shù)小，這是鎳基合金的一般特點(diǎn)。鎳基合金鋼錠加熱時(shí)，為了避免產(chǎn)生大的熱應(yīng)力造成裂紋的出現(xiàn)，升溫要緩慢，預(yù)熱時(shí)間較長(zhǎng)，約占總加熱時(shí)間2/3，在800-900°C以上時(shí)可快速加熱.此外，鎳基變形合金的加工溫度范圍較窄。這是因?yàn)榧庸さ纳舷逌囟仁苋埸c(diǎn)和微量元素及有害雜質(zhì)的影響。如GH3600合金中加有多種微量元素，它們往往形成化合物存在于晶界，在1200-130(TC即成熔化的共晶狀態(tài)存在，合金呈現(xiàn)過(guò)燒，因此加工的上限溫度受到極大限制。通過(guò)綜合考慮以上因素，乳制溫度為1038-1150°C，這一較窄的變形溫度范圍，并嚴(yán)格保證終鍛溫度在900°C以上。
[0012]3)車光棒、圓管坯、
通過(guò)車削，管坯任何內(nèi)部和表面缺陷，都會(huì)影響鋼管的質(zhì)量，所以必須對(duì)其作表面檢驗(yàn)和低倍組織檢驗(yàn)。在表面不允許有目視可見的缺陷如裂紋、夾雜、結(jié)疤、氣孔以及較深的尖銳劃傷、凹坑、壓痕等。低倍組織缺陷包括中心疏松、縮孔、皮下裂紋、中間裂紋、和皮下氣泡等。低倍組織缺陷只能通過(guò)控制前期工藝避免，表面缺陷可通過(guò)局部磨修清除。
[0013]4)穿孔、修磨
GH600高溫合金的變形抗力大，穿孔困難，對(duì)穿孔設(shè)備要求較高，必須采用特殊要求的輥、連桿、頂頭，以保證穿出合格的管坯。穿孔后必須嚴(yán)格按工藝修磨以解決內(nèi)壁折疊、裂紋等缺陷，同時(shí)要嚴(yán)格控制壓下量，以解決劃傷問(wèn)題。
[0014](1)加熱工藝的合理制定。由于穿孔變形復(fù)雜，穿孔過(guò)程中最明顯的就是金屬隨變形有明顯的“溫升”，那么在連續(xù)不可調(diào)整的穿孔過(guò)程中，就容易造成管坯在過(guò)熱或過(guò)燒的低塑性條件下進(jìn)行變形從而形成穿孔缺陷。所以在制定加熱曲線時(shí)要合理設(shè)計(jì)和控制管坯的加熱溫度、加熱速度和加熱時(shí)間，同時(shí)，管坯的加熱溫度要適當(dāng)?shù)陀诤辖疱懺旎蜍堉茣r(shí)的加熱溫度，以便保證材料在最佳溫度內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱變形。
[0015](2)變形參數(shù)的選擇及調(diào)整。金屬材料的熱穿孔是一個(gè)變形量不均勻的變形過(guò)程。材料在變形過(guò)程中根據(jù)軋輥?zhàn)饔玫牟煌煞譃樗膫€(gè)區(qū)間，即穿孔準(zhǔn)備區(qū)、穿孔區(qū)、輾軋區(qū)、轉(zhuǎn)圓區(qū)。在四個(gè)區(qū)內(nèi)，坯料是動(dòng)態(tài)變化的；在穿孔準(zhǔn)備區(qū)，一般易形成分層缺陷；在穿孔區(qū)，主要易形成孔腔；在輾軋區(qū)，主要易形成分層及內(nèi)折內(nèi)裂；在轉(zhuǎn)圓區(qū)，主要是規(guī)圓，基本不參與變形。針對(duì)上面問(wèn)題，在穿孔過(guò)程中要合理調(diào)整各段的長(zhǎng)度，盡量避免缺陷的產(chǎn)生。根據(jù)高溫合金的特點(diǎn)，穿孔時(shí)區(qū)可以適度增長(zhǎng)，區(qū)適度減少，區(qū)變形不均勻且嚴(yán)重，需要調(diào)整軋機(jī)轉(zhuǎn)速、乳輥前進(jìn)角、壓下量等參數(shù)。
[0016](3)軋輥轉(zhuǎn)速的影響。軋輥的轉(zhuǎn)速也對(duì)合金的穿孔質(zhì)量有著重要影響，轉(zhuǎn)速過(guò)高，會(huì)造成穿孔過(guò)程的分層；轉(zhuǎn)速過(guò)低，穿孔過(guò)程中會(huì)形成孔腔。受高溫合金材料本身特點(diǎn)的影響，必須選擇一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速，根據(jù)幾個(gè)合金的穿孔實(shí)踐，認(rèn)為最佳轉(zhuǎn)速控制在80-150r/min較為合適，可以得到較高質(zhì)量的毛管。
[0017](4)孔型橢圓度的影響。高溫合金穿孔過(guò)程中因軸向力大，其軸向變形的趨勢(shì)相對(duì)也會(huì)增加，這樣就容易較早形成孔腔，從而產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷。因此，必須適當(dāng)減小導(dǎo)板間距以控制坯料的橫向變形，防止缺陷產(chǎn)生，也就是控制橢圓度即“橢圓系數(shù)度”問(wèn)題，高溫合金的孔型橢圓度要比其他不銹鋼或合金鋼的低，控制在1.03-1.15之間。同時(shí)也要防止過(guò)小，否則也會(huì)造成軋卡或毛管外表面缺陷，這主要是由于合金變形抗力大，在導(dǎo)板相對(duì)作用加大時(shí)，使管材旋轉(zhuǎn)阻力急劇增大，導(dǎo)致軋卡現(xiàn)象或缺陷產(chǎn)生。
[0018]5)酸洗
內(nèi)壁黃斑、花斑等其原因是由于中間道次的熱處理是氧化處理，且管材直徑小，內(nèi)孔酸洗未洗干凈造成的，因此，一方面增加道次的酸洗，加強(qiáng)酸洗、水洗的循環(huán)，同時(shí)再用高壓水沖洗，以加強(qiáng)內(nèi)壁清洗效果；另一方面，試用新型易清洗的潤(rùn)滑劑，以及效果好的清洗劑并檢測(cè)其效果，以達(dá)到內(nèi)壁清潔，避免產(chǎn)生內(nèi)壁黃斑、花斑，提高表面質(zhì)量的效果。
[0019]6)冷加工
成品采取拔制工藝，在變形過(guò)程中需合理分配減徑，減壁量，變形量，制定相應(yīng)的熱處理工藝，以防止拔制過(guò)程中的斷頭、拔制裂紋及內(nèi)外表面缺陷的產(chǎn)生。
[0020]管材成品的探傷、擴(kuò)口、壓扁、晶粒度的控制和熱處理工藝以及道次壓下量有關(guān)，因此要制定合理的中間熱處理制度和冷加工工藝，特別是成品真空退火的熱處理制度，須在1010 °c左右確定合適的熱處理溫度，通過(guò)采取不同的冷卻方法控制冷卻速度來(lái)尋找最佳工藝，以確保晶粒均勻且晶粒度7級(jí)以上。同時(shí)適當(dāng)減小每道次的壓下量，尤其是最后一道的壓下量必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定最佳工藝并嚴(yán)格控制，以確保成品的探傷、擴(kuò)口、壓扁等檢測(cè)合格。
[0021]對(duì)于冷拔、冷軋工藝中易產(chǎn)生的缺陷均能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)對(duì)策解決。例如在冷軋過(guò)程中易出現(xiàn)壁厚不均、折疊、波紋、凹坑缺陷?？煞謩e通過(guò)更換軋輥、更換支承板、減小送進(jìn)量或改變變形制度等方法對(duì)應(yīng)解決。為增大成材率，在生產(chǎn)中需增加中間檢驗(yàn)力度，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整工藝。
[0022]7)真空熱處理
管材成品最后需經(jīng)過(guò)真空熱處理交貨。金屬間化合物相強(qiáng)化的鎳基變形合金的熱處理是獲得一定性能所必須的。高溫合金的熱處理一般來(lái)說(shuō)分兩種:一種是加工過(guò)程中為軟化合金而進(jìn)行的退火處理；另一種是為獲得一定性能而進(jìn)行的固溶處理。
[0023]固溶處理即將合金加熱到一定溫度(固溶溫度)進(jìn)行保溫，使第二相溶入基體，為下一步時(shí)效處理做好準(zhǔn)備，并獲得一定晶粒度的對(duì)合金基體的處理。固溶處理要保證鐵素體相充分的固溶，同時(shí)還要據(jù)合金晶粒尺寸要求而定。固溶處理溫度愈高，晶粒尺寸愈粗大。
[0024]一般說(shuō)，晶界碳化物對(duì)于奧氏體晶粒長(zhǎng)大起阻礙作用。如若固溶溫度高，碳化物溶解越充分，晶粒越粗大。合金的晶粒尺寸一般在時(shí)效過(guò)程中不能改變，因而固溶后合金的晶粒尺寸對(duì)合金性能會(huì)產(chǎn)生很大影響。本項(xiàng)目中要求晶粒度7-10.5級(jí)，則必須控制固溶處理溫度不能過(guò)高，須在1010°C左右確定合適的固溶處理溫度。管材真空熱處理時(shí)外表面易發(fā)生粘結(jié)導(dǎo)致管壁減薄無(wú)法使用，需要通過(guò)調(diào)節(jié)特處理溫度和管材放置位置加以避免。
[0025]當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合金GH600無(wú)縫管的加工工藝，其特征在于:工藝如下:真空冶煉一鍛造一車光棒、圓管坯一穿孔、修磨一酸洗一冷加工一真空熱處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫合金GH600無(wú)縫管的加工工藝，工藝如下：真空冶煉→鍛造→車光棒、圓管坯→穿孔、修磨→酸洗→冷加工→真空熱處理。工藝合理，使用方便，是高溫合金GH600無(wú)縫管理想的加工工藝。
【IPC分類】B23P15/00
【公開號(hào)】CN105252209
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410330854
【發(fā)明人】丁春燕
【申請(qǐng)人】丁春燕
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2014年7月14日