本發(fā)明涉及合金鑄件工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型高溫合金鑄件的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
高溫合金的主要元素有鉻、鈷、鋁、鈦、鎳、鉬、鎢等。常用的高溫合金有鐵基、鎳基和鈷基3種。高溫合金材料牌號為ZG50Ni36Cr26Co15W5，其含有一定量的鉻和鎳等元素，屈服強度ReL≥ 315MPa，抗拉強度Rm≥ 480MPa，延伸率A ≥ 3%，合金成分比較簡單，成本較低。主要用于制作航空發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機上渦輪盤，也可以制作導(dǎo)向葉片、渦輪葉片、燃燒室，以及其他承力件、緊固件等，另一用途是制作柴油機上的廢氣增壓渦輪。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種新型高溫合金鑄件的生產(chǎn)工藝。
為了達到以上目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種新型高溫合金鑄件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：具體步驟為：
（1）將1/2C與部分Ni置于真空爐坩堝底部，然后向真空爐坩堝內(nèi)添加Si、Mn、Cr、Mo、W、P、S、Co，最后將剩余的Ni置于頂部；接著將真空爐坩堝抽內(nèi)真空度1Mpa，升溫至1600～1750℃，進行高溫精煉；隨后加入剩余的1/2C，降溫至1450～1500℃，直至C全部熔清；再保持溫度1450～1500℃，進行低溫精煉；最后降溫冷卻至1400～1430℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
（2）將CaF2、CaO2和Al2O3制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態(tài)，倒入結(jié)晶器中，并向結(jié)晶器的殼體壁內(nèi)通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調(diào)整重熔電壓至50～70V、電流4000～7000A；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發(fā)生反應(yīng)而得到提純，并在結(jié)晶器的底部重新結(jié)晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
（3）將步驟（2）中的合金錠在1150℃保溫1～2h，利用鍛壓機械對高溫合金錠施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鑄件，鍛造過程中回爐3～5次；
（4）將步驟（3）得到的鑄件放入熱等靜壓機內(nèi)，控制溫度1000～1200℃，壓力100～200Mpa，保持30～50min；接著取出放入熱處理爐內(nèi)，控制溫度1150～1200℃、保溫10～30h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度900～1000℃，保溫5～10h，以50～100℃/h的速度冷卻至500～600℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度700～750℃，保溫5～10h，以50～60℃/h的速度冷卻至400～450℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；
（5）利用金屬機械加工設(shè)備，對步驟（4）得到的鑄件外形、內(nèi)部尺寸等進一步精確加工；
（6）檢驗步驟（5）得到的鑄件的外觀和尺寸，對不合格的重新鍛造或機加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內(nèi)部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
本發(fā)明的一種新型高溫合金鑄件的生產(chǎn)工藝，首先通過兩次分布加碳的方法，進行脫氣處理，有效的使C與合金液中的O進行反應(yīng)，有效去除合金液中的O，并最終有效控制合金中的O和N，接著進行高溫精煉和低溫精煉，并制成自熔電極棒，為后續(xù)電渣重熔做準備。
隨后制備電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態(tài)，倒入結(jié)晶器中，并向結(jié)晶器的殼體壁內(nèi)通入低溫冷卻水，然后將制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發(fā)生反應(yīng)而得到提純，并在結(jié)晶器的底部重新結(jié)晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠。如此，經(jīng)電渣重熔的合金，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、合金錠子表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻。
接著利用鍛壓機械對高溫合金錠施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鑄件，鍛造成型。
然后將鑄件放入熱等靜壓機內(nèi)，進行熱等靜壓處理，使得鑄件得以燒結(jié)和致密化,通過熱等靜壓處理后，鑄件可以達到100%致密化，提高鑄件的整體力學性能；之后進行熱處理，以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。
最后，利用金屬機械加工設(shè)備，鑄件外形、內(nèi)部尺寸等進一步精確加工，并絕對鑄件進行檢驗，檢驗合格的為成品，入庫。
進一步的，所述步驟（1）中的組成成分以及各成分的重量份數(shù)分別為：C 0.45～0.55份、Si 0.75～1.6份、Mn 0.1～0.7份、Cr 24.0～28.0份、Ni 34.0～38.0份、Mo ≤0.50份、W 4.0～6.0份、P ≤0.035份、S ≤0.035份、Co 13.0～17.0份。
進一步的，所述步驟（2）中渣料的組成成分以及各成分的重量份數(shù)分別為：CaF2 40～70份、CaO2 10～30份、Al2O3 10～30份。
進一步的，所述步驟（4）中純氬氣進行高壓氣吹，分3～5次氣吹，每次0.5～3s，氣吹次數(shù)越多，每次氣吹時間越短。
進一步的，所述步驟（5）中的金屬機械加工設(shè)備包括：車床、銑床、铇床和鏜床等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明與傳統(tǒng)的高溫合金鑄件制備工藝相比，通過兩次分布加碳的方法，進行脫氣處理，有效的使C與合金液中的O進行反應(yīng)，有效去除合金液中的O，并最終有效控制合金中的O和N；采用電渣重熔工藝，使得經(jīng)電渣重熔的合金，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、合金錠子表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻；在熱處理前采用熱等靜壓處理，使得鑄件得以燒結(jié)和致密化,通過熱等靜壓處理后，鑄件可以達到100%致密化，提高鑄件的整體力學性能；采用熱處理，獲得的鑄造件具有組織狀態(tài)良好的綜合性能；利用金屬機械加工設(shè)備，鑄件外形、內(nèi)部尺寸等進一步精確加工，并絕對鑄件進行檢驗，保證了鑄件的質(zhì)量，具有良好的市場前景。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
一種新型高溫合金鑄件的生產(chǎn)工藝，具體步驟為：
（1）將1/2C與部分Ni置于真空爐坩堝底部，然后向真空爐坩堝內(nèi)添加Si、Mn、Cr、Mo、W、P、S、Co，最后將剩余的Ni置于頂部；接著將真空爐坩堝抽內(nèi)真空度1Mpa，升溫至1600℃，進行高溫精煉；隨后加入剩余的1/2C，降溫至1500℃，直至C全部熔清；再保持溫度1500℃，進行低溫精煉；最后降溫冷卻至1430℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
其中，C 0.45份、Si 0.75份、Mn 0.1份、Cr 24.0份、Ni 34.0份、Mo 0.40份、W 6.0份、P 0.034份、S 0.033份、Co 13.0份；
（2）將CaF2、CaO2和Al2O3制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態(tài)，倒入結(jié)晶器中，并向結(jié)晶器的殼體壁內(nèi)通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調(diào)整重熔電壓至50V、電流7000A；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發(fā)生反應(yīng)而得到提純，并在結(jié)晶器的底部重新結(jié)晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
其中，渣料的組成成分以及各成分的重量份數(shù)分別為：CaF2 40份、CaO2 30份、Al2O3 10份；
（3）將步驟（2）中的合金錠在1150℃保溫1h，利用鍛壓機械對高溫合金錠施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鑄件，鍛造過程中回爐5次；
（4）將步驟（3）得到的鑄件放入熱等靜壓機內(nèi)，控制溫度1000℃，壓力200Mpa，保持30min；接著取出放入熱處理爐內(nèi)，控制溫度1200℃、保溫10h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度1000℃，保溫5h，以100℃/h的速度冷卻至500℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度750℃，保溫5h，以60℃/h的速度冷卻至400℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；其中，純氬氣進行高壓氣吹，分5次氣吹，每次0.5s；
（5）利用銑床，對步驟（4）得到的鑄件外形、內(nèi)部尺寸等進一步精確加工；
（6）檢驗步驟（5）得到的鑄件的外觀和尺寸，對不合格的重新鍛造或機加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內(nèi)部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
實施例2
一種新型高溫合金鑄件的生產(chǎn)工藝，具體步驟為：
（1）將1/2C與部分Ni置于真空爐坩堝底部，然后向真空爐坩堝內(nèi)添加Si、Mn、Cr、Mo、W、P、S、Co，最后將剩余的Ni置于頂部；接著將真空爐坩堝抽內(nèi)真空度1Mpa，升溫至1750℃，進行高溫精煉；隨后加入剩余的1/2C，降溫至1450℃，直至C全部熔清；再保持溫度1450℃，進行低溫精煉；最后降溫冷卻至1400℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
其中，C 0.55份、Si 0.75份、Mn 0.7份、Cr 24.0份、Ni 38.0份、Mo 0.30份、W 4.0份、P 0.032份、S 0.031份、Co 17.0份；
（2）將CaF2、CaO2和Al2O3制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態(tài)，倒入結(jié)晶器中，并向結(jié)晶器的殼體壁內(nèi)通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調(diào)整重熔電壓至70V、電流4000A；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發(fā)生反應(yīng)而得到提純，并在結(jié)晶器的底部重新結(jié)晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
其中，渣料的組成成分以及各成分的重量份數(shù)分別為：CaF2 70份、CaO2 10份、Al2O3 30份；
（3）將步驟（2）中的合金錠在1150℃保溫2h，利用鍛壓機械對高溫合金錠施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鑄件，鍛造過程中回爐3次；
（4）將步驟（3）得到的鑄件放入熱等靜壓機內(nèi)，控制溫度1200℃，壓力100Mpa，保持50min；接著取出放入熱處理爐內(nèi)，控制溫度1150℃、保溫30h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度900℃，保溫10h，以50℃/h的速度冷卻至600℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度700℃，保溫10h，以50℃/h的速度冷卻至450℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；其中，純氬氣進行高壓氣吹，分3次氣吹，每次3s；
（5）利用車床，對步驟（4）得到的鑄件外形、內(nèi)部尺寸等進一步精確加工；
（6）檢驗步驟（5）得到的鑄件的外觀和尺寸，對不合格的重新鍛造或機加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內(nèi)部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
實施例3
一種新型高溫合金鑄件的生產(chǎn)工藝，具體步驟為：
（1）將1/2C與部分Ni置于真空爐坩堝底部，然后向真空爐坩堝內(nèi)添加Si、Mn、Cr、Mo、W、P、S、Co，最后將剩余的Ni置于頂部；接著將真空爐坩堝抽內(nèi)真空度1Mpa，升溫至1650℃，進行高溫精煉；隨后加入剩余的1/2C，降溫至1480℃，直至C全部熔清；再保持溫度1480℃，進行低溫精煉；最后降溫冷卻至1420℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
其中，C 0.50份、Si 1.2份、Mn 0.4份、Cr 26.0份、Ni 36.0份、Mo 0.25份、W 5.0份、P 0.025份、S 0.025份、Co 15.0份；
（2）將CaF2、CaO2和Al2O3制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態(tài)，倒入結(jié)晶器中，并向結(jié)晶器的殼體壁內(nèi)通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調(diào)整重熔電壓至60V、電流5000A；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發(fā)生反應(yīng)而得到提純，并在結(jié)晶器的底部重新結(jié)晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
其中，渣料的組成成分以及各成分的重量份數(shù)分別為：CaF2 60份、CaO2 20份、Al2O3 20份；
（3）將步驟（2）中的合金錠在1150℃保溫1.5h，利用鍛壓機械對高溫合金錠施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鑄件，鍛造過程中回爐4次；
（4）將步驟（3）得到的鑄件放入熱等靜壓機內(nèi)，控制溫度1100℃，壓力150Mpa，保持40min；接著取出放入熱處理爐內(nèi)，控制溫度1170℃、保溫20h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度950℃，保溫7h，以70℃/h的速度冷卻至550℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度730℃，保溫7h，以55℃/h的速度冷卻至430℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；其中，純氬氣進行高壓氣吹，分4次氣吹，每次2s，氣吹次數(shù)越多，每次氣吹時間越短；
（5）利用鏜床，對步驟（4）得到的鑄件外形、內(nèi)部尺寸等進一步精確加工；
（6）檢驗步驟（5）得到的鑄件的外觀和尺寸，對不合格的重新鍛造或機加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內(nèi)部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。