專利名稱：一種鑄造鎳基合金k417g返回料的熔煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方
法。
背景技術(shù)：
鑄造鎳基合金K417G是發(fā)動機葉片的制作材料，該合金具有較高的相穩(wěn)定性，與 K417合金相比該合金Co和Ti含量較低，高了該合金長時間工作條件下的相穩(wěn)定性，850°C 長時效后不析出ο相，不僅具有K417合金密度小、塑性好、中溫強度高的優(yōu)點，且價格相對便宜，適合作為航空發(fā)動機的渦輪葉片及導(dǎo)向葉片，在地面燃機的中也有廣泛的應(yīng)用。采用鑄造鎳基合金K417G生產(chǎn)鑄件的過程中，60%以上的合金為澆冒系統(tǒng)，鑄件制備過程中產(chǎn)生大量的廢鑄件，合金的總利用率僅為2(Γ30% ；合金中的大量貴重金屬不能得到有效利用，如何利用鑄造鎳基合金K417G的返回料和廢鑄件是目前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方法，利用鑄造鎳基合金 K417G返回料和廢鑄件作為原料，重新熔煉后調(diào)整成分，熔煉成性能與原始K417G合金相同的產(chǎn)品。本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行
1、將K417G鎳基鑄造合金在制備鑄件時產(chǎn)生的返回料進(jìn)行表面吹砂處理，去除表面的銹蝕、模殼和雜質(zhì)；
2、將經(jīng)過表面吹砂處理的返回料置于真空熔煉爐中，在真空條件下加熱至 1530士 10°C，待返回料熔化后在1530士 10°C和真空條件下進(jìn)行第一次精煉2(T40min，然后停止加熱自然降溫至熔化的金屬液表面結(jié)膜；將結(jié)膜的物料加熱至1450士 10°C沖膜，再澆注獲得一次料錠；
3、分析一次料錠的化學(xué)成分；
當(dāng)一次料錠的化學(xué)成分符合按重量百分比為C 0. 16^0. 20%, Al 5.廣5.5%，Ti 4. 4 4. 6%, Cr 9. Γ9. 4%, Co 9. 8 10. 5%, Mo 2. 8 3. 05%, B 0. 017 0. 022%, V0. 70 0. 75%, Zr 0. 06、. 08%，余量為Ni和雜質(zhì)時，將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空條件下加熱至 1530士 10°C，待一次料錠熔化后在1530士 10°C和真空條件下進(jìn)行第二次精煉2(T40min，然后自然降溫至表面結(jié)膜；將結(jié)膜的金屬液加熱至1450士 10°C沖膜，澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄造合金；
當(dāng)一次料錠的化學(xué)成分超出上述范圍時，準(zhǔn)備C、Al、Ti、Cr、CrB、Co、Mo、AlV和/或& 作為調(diào)節(jié)成分用料，要求調(diào)節(jié)成分用料與一次料錠混合后的總成分符合上述成分范圍；將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空條件下加熱至1530 士 10°C，再在1530 士 10°C和真空條件下進(jìn)行第二次精煉2(T40min ；精煉結(jié)束后自然降溫至表面結(jié)膜，然后在真空條件下加熱沖膜，再加入調(diào)節(jié)成分用料；當(dāng)熔體內(nèi)的調(diào)節(jié)成分用料全部熔化后，自然降溫至表面再次結(jié)膜，將再次結(jié)膜的金屬液加熱至1450士 10°C沖膜，再澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄
造合金。上述的K417G鎳基鑄造合金的成分按重量百分比為C 0. Γθ. 20%, Al 4. 9 5. 7%, Ti 4. 2 4. 7%, Cr 8. 6 9. 5%, Co 9. 2 11. 0%, Mo 2. 55 3. 50%, B 0. 013 0. 022%, VO. 60 0· 90%, Zr 0. 05 0. 09%，余量為Ni和不可避免雜質(zhì)。上述的步驟2中加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為95 140min。上述的步驟3中加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為10(Tl50min。上述的步驟2中在真空條件下加熱至1530士 10°C時，真空度彡10.66Pa;在 1530士 10°C和真空條件下進(jìn)行第一次精煉時，真空度彡1. 331^。上述的步驟3中在真空條件下加熱至1530士 10°C時，真空度彡10.66Pa;在 1530 士 10°C和真空條件下進(jìn)行第二次精煉時，真空度彡1.33Pa;的在真空條件下加熱沖膜，再加入調(diào)節(jié)成分用料時，控制真空度彡1.331^。本發(fā)明的方法利用鑄造鎳基合金K417G的返回料作為原料，經(jīng)過兩次熔煉并加入調(diào)節(jié)物料成分的合金，制成的料錠的化學(xué)成分、性能指標(biāo)均達(dá)到原始鑄造鎳基合金K417G 的標(biāo)準(zhǔn)，中抗拉強度、持久壽命和熱疲勞性能等方面與新料相當(dāng)；利用鑄造鎳基合金K417G 的返回料和作為原料能夠大量減少貴重金屬消耗，降低制備該合金鑄件的生產(chǎn)成本。
具體實施例方式本發(fā)明實施例中采用的C符合GBl似6-1978技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Al符合GB/T1196-2002技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Ti符合GB/T3620. 1-1994技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Cr符合GB/T3211-1987技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，CrB符合 Q/3B272-2006技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Co符合YS/T255-2000技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Mo符合GB/T3462-1982技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，AlV符合GB5063-85技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Zr符合YS/T397-1994技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明實施例中鑄造鎳基合金K417G在制備鑄件時產(chǎn)生的返回料是指澆注系統(tǒng)部分和廢鑄件。本發(fā)明實施例中制成的鑄造鎳基合金K417G在900°C保溫20min后，測試其抗拉強度為64(T680MPa，相對延伸率為6 10%，斷面收縮率為8 12%。本發(fā)明實施例中制備的鑄造鎳基合金K417G的雜質(zhì)成分按重量百分比為 Si 彡 0. 2%, Mn 彡 0. 2%，S 彡 0. 010%, P 彡 0. 015%, Fe 彡 1. 0%, Pb 彡 0. 0005%, Bi 彡 0. 0001%, As 彡 0. 005%, Sn 彡 0. 002%, Sb 彡 0. 1%。實施例1
將K417G鎳基鑄造合金在制備鑄件時產(chǎn)生的返回料進(jìn)行表面吹砂處理，去除表面的銹蝕、模殼和雜質(zhì)；
將經(jīng)過表面吹砂處理的返回料置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 66 條件下加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為140min，待全部返回料熔化后，在1530士 10°C和真空度 (1. 33Pa條件下進(jìn)行第一次精煉20min，然后停止加熱自然降溫至熔化的金屬液表面結(jié)膜；將結(jié)膜的物料加熱至1450士 10°C沖膜，然后進(jìn)行澆注獲得一次料錠；
分析一次料錠的化學(xué)成分按重量百分比為C 0. 14%，A15. 4%，Ti 4. 1%，Cr 9. 1%，Co 9. 95%, Mo 2. 95%, B 0. 016，VO. 55%, Zr 0. 04%，余量為 Ni 和雜質(zhì)，準(zhǔn)備 C、Ti、CrB, VAl 和 ^ 作為調(diào)節(jié)成分用料，要求調(diào)節(jié)成分用料與一次料錠混合后的總成分符合按重量百分比為
4C 0. 16 0· 20%, Al 5. Γδ. 5%, Ti 4. 4 4· 6%, Cr 9. Γ9. 4%, Co 9. 8 10. 5%, Mo 2. 8 3· 05%, B 0. 017 0· 022%, V0. 70 0· 75%, Zr 0. 06 0· 08%，余量為Ni和雜質(zhì)的成分范圍，然后將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 66Pa條件下加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為IOOmin ；待一次料錠熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa條件下進(jìn)行第二次精煉 30min，再自然降溫至金屬液表面結(jié)膜，然后在真空度< 1.33Pa條件下加熱沖膜，再加入調(diào)節(jié)成分用料；當(dāng)熔體內(nèi)的調(diào)節(jié)成分用料全部熔化后，自然降溫至表面再次結(jié)膜，將再次結(jié)膜的金屬液加熱至1450士 10°C沖膜，再澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄造合金，成分按重量百分比為 C 0. 18%,Al 5. 5%,Ti 4. 5%,Cr 9. 2%,Co 9. 9%,Mo 2. 94%,B 0. 020%,V0. 71%, Zr 0. 07%，余量為Ni和不可避免雜質(zhì)；
將制成的鑄造鎳基合金K417G在900°C保溫20min后，測試其抗拉強度為640MPa，相對延伸率為6%，斷面收縮率為12% ；
將制成的鑄造鎳基合金K417G制成直徑5mm的試樣，在試驗應(yīng)力235MPa和試驗溫度 950°C條件下(延伸率無要求)進(jìn)行高溫持久性能試驗，測得時間> 40min。實施例2
將K417G鎳基鑄造合金在制備鑄件時產(chǎn)生的返回料進(jìn)行表面吹砂處理，去除表面的銹蝕、模殼和雜質(zhì)；
將經(jīng)過表面吹砂處理的返回料置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 66Pa條件下，先加熱至1530士 10°C，待全部返回料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa條件下進(jìn)行第一次精煉40min，然后停止加熱自然降溫至熔化的金屬液表面結(jié)膜；將結(jié)膜的物料加熱至 1450士 10°C沖膜，控制升溫時間為120min，然后進(jìn)行澆注獲得一次料錠；
分析一次料錠的化學(xué)成分按重量百分比為C 0. 18%, Al 3.9%，Ti 4.6%，Cr 9.2%， Co8. 8%, Mo 2. 1%，B 0. 022%, V0. 73%, Zr 0. 07%,余量為 Ni 和雜質(zhì)，準(zhǔn)備 Al、Co 和 Mo 作為調(diào)節(jié)成分用料，要求調(diào)節(jié)成分用料與一次料錠混合后的總成分符合按重量百分比為C 0. 16 0. 20%, Al 5. Γ5. 5%, Ti 4. 4 4. 6%, Cr 9. Γ9. 4%, Co 9. 8 10. 5%, Mo 2. 8 3. 05%, B 0. 017 0. 022%, V0. 70 0· 75%，Zr 0. 06 0. 08%，余量為Ni和雜質(zhì)的成分范圍，然后將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 66Pa條件下加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為 120min，一次料錠熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa條件下進(jìn)行第二次精煉30min， 再自然降溫至金屬液表面結(jié)膜，然后在真空度< 1.33Pa條件下加熱沖膜，再加入調(diào)節(jié)成分用料；當(dāng)熔體內(nèi)的調(diào)節(jié)成分用料全部熔化后，自然降溫至表面再次結(jié)膜，將再次結(jié)膜的金屬液加熱至1450士 10°C沖膜，再澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄造合金，成分按重量百分比為 C 0. 17%, Al 5. 3%, Ti 4. 5%, Cr 8. 7%, Co 10. 4%, Mo 3. 00%, B 0. 021%, V0. 70%, Zr 0. 06%，余量為Ni和不可避免雜質(zhì)；
將制成的鑄造鎳基合金K417G在900°C保溫20min后，測試其抗拉強度為655MPa，相對延伸率為7%，斷面收縮率為10% ；
將制成的鑄造鎳基合金K417G制成直徑5mm的試樣，在試驗應(yīng)力315MPa和試驗溫度 900°C條件下(延伸率無要求)進(jìn)行高溫持久性能試驗，測得時間> 70min。實施例3
將K417G鎳基鑄造合金在制備鑄件時產(chǎn)生的返回料進(jìn)行表面吹砂處理，去除表面的銹蝕、模殼和雜質(zhì)；將經(jīng)過表面吹砂處理的返回料置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 66 條件下，先加熱至1530士 10°C，待全部返回料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33 條件下進(jìn)行第一次精煉30min，然后停止加熱自然降溫至熔化的金屬液表面結(jié)膜；將結(jié)膜的物料加熱至 1450士 10°C沖膜，控制升溫時間為lOOmin，然后進(jìn)行澆注獲得一次料錠；
分析一次料錠的化學(xué)成分按重量百分比為C 0. 19%, Al 4.8%，Ti 3.9%，Cr 9.3%， Co8. 9%, Mo 3. 05%, B 0. 019，V0. 75%, Zr 0. 08%,余量為 Ni 和雜質(zhì)，準(zhǔn)備 Al、Ti 和 Co 作為調(diào)節(jié)成分用料，要求調(diào)節(jié)成分用料與一次料錠混合后的總成分符合按重量百分比為C 0. 16 0. 20%, Al 5. Γ5. 5%, Ti 4. 4 4. 6%, Cr 9. Γ9. 4%, Co 9. 8 10. 5%, Mo 2. 8 3. 05%, B 0. 017 0. 022%, V0. 70 0· 75%，Zr 0. 06 0. 08%，余量為Ni和雜質(zhì)的成分范圍，然后將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 66Pa條件下加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為 140min，一次料錠熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 331 條件下進(jìn)行第二次精煉20min， 再自然降溫至金屬液表面結(jié)膜，然后在真空度< 1. 33 條件下加熱沖膜，再加入調(diào)節(jié)成分用料；當(dāng)熔體內(nèi)的調(diào)節(jié)成分用料全部熔化后，自然降溫至表面再次結(jié)膜，將再次結(jié)膜的金屬液加熱至1450士 10°C沖膜，再澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄造合金，成分按重量百分比為 C 0. 18%, Al 5. 5%, Ti 4. 5%, Cr 9. 2%, Co 10. 3%, Mo 3. 0%, B 0. 018%, V0. 74%, Zr 0. 07%，余量為Ni和不可避免雜質(zhì)；
將制成的鑄造鎳基合金K417G在900°C保溫20min后，測試其抗拉強度為663MPa，相對延伸率為8%，斷面收縮率為9% ；
將制成的鑄造鎳基合金K417G制成直徑5mm的試樣，在試驗應(yīng)力647MPa和試驗溫度 760°C條件下(延伸率要求> 2%)進(jìn)行高溫持久性能試驗，測得時間> 23min。
實施例4
將K417G鎳基鑄造合金在制備鑄件時產(chǎn)生的返回料進(jìn)行表面吹砂處理，去除表面的銹蝕、模殼和雜質(zhì)；
將經(jīng)過表面吹砂處理的返回置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 66Pa條件下，先加熱至1530士 10°C，待全部返回料和廢鑄件熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa條件下進(jìn)行第一次精煉30min，然后停止加熱自然降溫至熔化的金屬液表面結(jié)膜；將結(jié)膜的物料加熱至1450士 10°C沖膜，控制升溫時間為95min，然后進(jìn)行澆注獲得一次料錠；
分析一次料錠的化學(xué)成分按重量百分比為C 0. 19%，Al 5.4%，Ti 4.6%，Cr 9.4%，Co 10. 5%，Mo 2. 8%，B 0. 017%, V0. 75%，Zr 0. 06%,余量為Ni和雜質(zhì)，將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空度彡10. 661 條件下加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為150min，待一次料錠熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33 條件下進(jìn)行第二次精煉40min ；
第二次精煉后的熔體自然降溫至表面結(jié)膜；然后加熱至1450士 10°C沖膜，然后澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄造合金，成分按重量百分比為C 0. 18%, Al 5.5%，Ti 4.6%， Cr 9. 3%, Co 11. 2%, Mo 2. 55%, B 0. 016%, V0. 75%, Zr 0. 06%，余量為 Ni 和不可避免雜質(zhì)；
將制成的鑄造鎳基合金K417G在900°C保溫20min后，測試其抗拉強度為679MPa，相對延伸率為10%，斷面收縮率為8%。
權(quán)利要求
1.一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)將K417G鎳基鑄造合金在制備鑄件時產(chǎn)生的返回料進(jìn)行表面吹砂處理，去除表面的銹蝕、模殼和雜質(zhì)；(2)將經(jīng)過表面吹砂處理的返回料置于真空熔煉爐中，在真空條件下加熱至 1530士 10°C，待返回料熔化后在1530士 10°C和真空條件下進(jìn)行第一次精煉2(T40min，然后停止加熱自然降溫至熔化的金屬液表面結(jié)膜；將結(jié)膜的物料加熱至1450士 10°C沖膜，再澆注獲得一次料錠；(3)分析一次料錠的化學(xué)成分；當(dāng)一次料錠的化學(xué)成分符合按重量百分比為C 0. 16^0. 20%, Al 5.廣5.5%，Ti 4. 4 4. 6%, Cr 9. Γ9. 4%, Co 9. 8 10. 5%, Mo 2. 8 3. 05%, B 0. 017 0. 022%, V0. 70 0. 75%, Zr 0. 06、. 08%，余量為Ni和雜質(zhì)時，將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空條件下加熱至 1530士 10°C，待一次料錠熔化后在1530士 10°C和真空條件下進(jìn)行第二次精煉2(T40min，然后自然降溫至表面結(jié)膜；將結(jié)膜的金屬液加熱至1450士 10°C沖膜，澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄造合金；當(dāng)一次料錠的化學(xué)成分超出上述范圍時，準(zhǔn)備C、Al、Ti、Cr、CrB、Co、Mo、AlV和/或& 作為調(diào)節(jié)成分用料，要求調(diào)節(jié)成分用料與一次料錠混合后的總成分符合上述成分范圍；將一次料錠置于真空熔煉爐中，在真空條件下加熱至1530 士 10°C，再在1530 士 10°C和真空條件下進(jìn)行第二次精煉2(T40min ；精煉結(jié)束后自然降溫至表面結(jié)膜，然后在真空條件下加熱沖膜，再加入調(diào)節(jié)成分用料；當(dāng)熔體內(nèi)的調(diào)節(jié)成分用料全部熔化后，自然降溫至表面再次結(jié)膜，將再次結(jié)膜的金屬液加熱至1450士 10°C沖膜，再澆注獲得二次料錠，制成K417G鎳基鑄造合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方法，其特征在于所述的K417G鎳基鑄造合金的成分按重量百分比為C 0. 14 0. 20%，Al 4. 9飛.7%，Ti 4. 2 4. 7%, Cr 8. 6 9. 5%, Co 9. 2 11. 0%, Mo 2. 55 3. 50%, B 0. 013、. 022%, V0. 6(Γθ. 90%, Zr 0. 05 0. 09%，余量為Ni和不可避免雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方法，其特征在于步驟(2)中所述的加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為95 140min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方法，其特征在于步驟(3)中的所述加熱至1530士 10°C，控制升溫時間為10(Tl50min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方法，其特征在于步驟(2)中所述的在真空條件下加熱至1530士 10°C時，真空度彡10. 661 ;在1530士 10°C和真空條件下進(jìn)行第一次精煉時，真空度彡1. 331^。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造鎳基合金K417G返回料的熔煉方法，其特征在于步驟(3)中所述的在真空條件下加熱至1530士 10°C時，真空度彡10. 661 ;在1530士 10°C和真空條件下進(jìn)行第二次精煉時，真空度< 1. 33Pa ；所述的在真空條件下加熱沖膜，再加入調(diào)節(jié)成分用料時，控制真空度< 1.33Pa。
全文摘要
一種鑄造鎳基合金K417G返回料件的熔煉方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，按以下步驟進(jìn)行(1)將返回料進(jìn)行表面處理；(2)在真空條件下進(jìn)行第一次精煉，降溫至結(jié)膜；加熱沖膜后澆注獲得一次料錠；(3)當(dāng)一次料錠的化學(xué)成分符合要求時，進(jìn)行第二次精煉，結(jié)膜后沖膜澆注；當(dāng)一次料錠的化學(xué)成分超出要求范圍時，準(zhǔn)備調(diào)節(jié)成分用料，先將一次料錠在真空條件下加熱熔化并進(jìn)行第二次精煉，再加入調(diào)節(jié)成分用料，再次結(jié)膜后沖膜澆注。本發(fā)明的方法制成的料錠的化學(xué)成分、性能指標(biāo)均達(dá)到原始鑄造鎳基合金K417G的標(biāo)準(zhǔn)，降低制備該合金鑄件的生產(chǎn)成本。
文檔編號C22B7/00GK102321818SQ201110296229
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者倪偉, 孟麗華, 滿延林, 王鐵軍, 賈石 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團(tuán))有限責(zé)任公司