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，其特征在于：將鑄態(tài)合金放入溫度小于400℃的電阻加熱爐中，以100℃/小時(shí)的速度升溫至1130~1150℃，保溫8~10小時(shí)，之后用半小時(shí)升溫至1180~1210℃，保溫24~32小時(shí)，隨爐冷卻至1000℃后，出爐空冷至室溫。本發(fā)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，涉及一種鎳基合金制造工藝，尤其是一種GH4700合金鑄錠均勻化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]GH4700合金是一種析出強(qiáng)化型鎳基高溫合金，該合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能、組織穩(wěn)定性和抗熱腐蝕能力。由于該合金含有Al、T1、Nb等析出強(qiáng)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(zhì)分配現(xiàn)象，最終導(dǎo)致凝固后枝晶干和枝晶間的成分不均勻，產(chǎn)生嚴(yán)重的枝晶偏析，鑄錠在冷卻后的組織里必然形成Laves相等有害相，使熱加工溫度范圍窄，塑性降低，熱加工性能變差。國內(nèi)針對其他鎳基合金中Nb、Ti等元素偏析的消除進(jìn)行了研究，并取得了一定成績，例如對于Φ280πιπι錠型的GH742合金，消除Nb、Ti偏析的均勻化工藝為1160X8小時(shí)；對于Φ 120mm錠型IN706合金，消除Nb、Ti偏析的均勻化工藝為1200X24小時(shí)。但是對于GH4700合金，其均勻化工藝未見報(bào)道。
[0003]GH4700合金的合金化程度較高，不同溶質(zhì)原子的半徑不同導(dǎo)致擴(kuò)散能力差異很大，其中T1、Nb等大尺寸原子由于擴(kuò)散能力較弱，始終存在于液相之中，造成局部元素富集。當(dāng)凝固結(jié)束時(shí)，先形成的枝晶干區(qū)域與最后形成的枝晶間區(qū)域存在明顯的成分差別，即產(chǎn)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(jìn)行開坯，必須經(jīng)過長時(shí)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]由于Nb元素的偏析，GH4700合金鑄態(tài)組織中存在低熔Laves相。Laves相主要結(jié)構(gòu)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(huì)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，以保證后續(xù)的熱加工性倉泛。
[0005]對于GH4700合金，均勻化處理的溫度必須足夠使N1、Ti元素?cái)U(kuò)散，從而消除元素偏析。但是Lave相為低熔點(diǎn)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(huì)使Laves相熔化，出現(xiàn)內(nèi)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?jǐn)U散。

【發(fā)明內(nèi)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(diǎn)有害相Laves相，以改善鑄錠的熱加工性能，本發(fā)明提供一種GH4700合金鑄錠均勻化處理方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:GH4700鎳基合金的質(zhì)量百分比化學(xué)成分是:C 0.05，Cr25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al 1.47，Ti 1.69，Ni 余量。
[0008]本發(fā)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(shí)間為8~10小時(shí)，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(shí)間為24-32小時(shí)，使Nb、Ti元素?cái)U(kuò)散至均勻，消除元素偏析。其中入爐溫度小于400°C，升溫速度為100°C /小時(shí)，退火結(jié)束后先爐冷至1000°C后出爐空冷。[0009]本發(fā)明可以有效消除GH4700合金中Nb、Ti元素的偏析，同時(shí)使Laves相充分回溶進(jìn)基體，盡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。采用本發(fā)明的均勻化工藝處理后，枝晶組織完全消除，Laves相回溶進(jìn)基體，鑄錠的整體組織比較均勻。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
GH4700 鎳基合金的化學(xué)成分(wt%)是:C 0.05，Cr 25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al1.47，Ti 1.69，Ni 余量。
[0012]實(shí)施例1:將電阻爐升溫至300°C，將鑄態(tài)GH4700合金放入電阻爐中，以100°C /小時(shí)的速度升溫至1130°C，保溫10小時(shí)，之后用半小時(shí)升溫至1180°C，保溫32小時(shí)，隨爐冷卻至1000°C后，出爐空冷至室溫。
[0013]實(shí)施例2:將電阻爐升溫至400°C，將鑄態(tài)GH4700合金放入電阻爐中，以100°C/小時(shí)的速度升溫至1150°C，保溫8小時(shí)，之后用半小時(shí)升溫至1210°C，保溫24小時(shí)，隨爐冷卻至1000°C后，出爐空冷至室溫。
[0014]實(shí)施例3:將電阻爐升溫至400°C，將鑄態(tài)GH4700合金放入電阻爐中，以100°C/小時(shí)的速度升溫至1140°C，保溫9小時(shí)，之后用半小時(shí)升溫至1200°C，保溫28小時(shí)，隨爐冷卻至1000°C后，出爐空冷至室溫。
[0015]對以上實(shí) 施例均勻化處理后的GH4700鑄錠進(jìn)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。用偏析系數(shù)K來表征元素偏析的程度，分析結(jié)果如表1所示。
[0016]本發(fā)明各實(shí)施例均勻化前后偏析數(shù)據(jù)表:
【權(quán)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(xué)成分是:C 0.05，Cr25.00，Co 20.00，Nb 1.65，Al 1.47，Ti 1.69，Ni余量；其特征在于:將鑄態(tài)合金放入溫度小于400°C的加熱爐中，以100°C /小時(shí)的速度升溫至113(Tll50°C，保溫8~10小時(shí)，之后用半小時(shí)升溫至118(Tl210°C，保溫24~32小時(shí)，隨爐冷卻至1000°C后，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(quán)利要求1 所述的方法，其特征在于: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(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】李陽, 李莎, 王巖, 曾莉, 郝文慧 申請人:太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司