本發(fā)明涉及一種gh4169對(duì)接螺栓第二相彌散析出熱處理方法，屬于機(jī)械零部件制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高強(qiáng)度對(duì)接螺栓的制造一方面要保證高的強(qiáng)度指標(biāo)，另一方面還需要較高的疲勞壽命。常規(guī)條件使用的高強(qiáng)螺栓的制造主要采用各類沉淀硬化不銹鋼，而一些航空用發(fā)動(dòng)機(jī)則會(huì)選用高溫合金、鈦合金來(lái)滿足高溫條件下緊固件的服役要求。

gh4169合金螺栓是一種在高溫條件下服役的緊固件，但是隨著對(duì)環(huán)境以及材料的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)gh4169合金在常溫條件下具有極高的抗腐蝕性，以及較低的腐蝕敏感性，因此采用gh4169合金進(jìn)行常溫用高強(qiáng)度對(duì)接螺栓的制造，能夠滿足很多，比如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、飛機(jī)機(jī)身、海洋平臺(tái)等緊固件的服役需要。但gh4169合金價(jià)格非常昂貴，在此背景下，如何進(jìn)一步發(fā)揮gh4169合金的服役可靠性，極大提高gh4169合金服役壽命，則是制造高質(zhì)量gh4169合金螺栓的關(guān)鍵。

gh4169合金中有三種主要的相，γ′、γ″和δ相，其中γ′、γ″是合金中的主要強(qiáng)化相，其數(shù)量形態(tài)對(duì)力學(xué)性能的影響已經(jīng)有大量報(bào)道。而δ相是gh4169合金中的一種穩(wěn)定相，要求其在晶界的析出，主要是為了保證釘扎住晶界，防止在高溫服役條件下晶界的推移，提高gh4169合金構(gòu)件的蠕變、持久性能。

但常溫下使用的gh4169，不會(huì)要求他的蠕變持久性能，而且δ相析出對(duì)強(qiáng)度的影響較低，δ相的析出可降低缺口敏感性，然而降低材料缺口敏感性對(duì)于在結(jié)構(gòu)上有很多螺紋牙，等同于缺口效應(yīng)的螺栓來(lái)說(shuō)則具有較重要的意義。但在研究中發(fā)現(xiàn)，gh4169合金中δ相只是沿晶界析出，雖然會(huì)提高高溫蠕變持久性能，但會(huì)導(dǎo)致裂紋非常容易沿晶界的萌生與擴(kuò)展，降低使用過(guò)程中的疲勞性能高。因此，基于該目的，δ相在降低缺口敏感性方面對(duì)于gh4169螺栓是有利的，但δ相沿晶界析出，則會(huì)促進(jìn)裂紋沿晶界的萌生與擴(kuò)展是不利的，需要揚(yáng)長(zhǎng)避短δ相的作用。

然而，目前gh4169合金構(gòu)件的熱處理技術(shù)均是滿足高溫條件下使用的要求，熱處理后促進(jìn)了δ相在晶界區(qū)域的析出，如附圖1所示為gh4169合金掃描電鏡圖，從圖中很明顯可觀察到采用常規(guī)980℃保溫60min均勻化處理在720℃和620℃分別保溫8h進(jìn)行雙極時(shí)效處理工藝后的合金中，δ相明顯沿晶界析出。為此，需要發(fā)展一種新的、有意義的、可行性較強(qiáng)的熱加工技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)促進(jìn)δ相在整個(gè)金屬基體中彌散析出，一方面促進(jìn)晶內(nèi)δ相的均勻析出，另一方面盡量降低晶界δ相的析出長(zhǎng)大，從而滿足高性能gh4169合金螺栓的服役要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有熱處理技術(shù)主要是滿足gh4169高溫條件下使用，其熱處理制度會(huì)導(dǎo)致δ相沿晶界析出的問(wèn)題，本發(fā)明根據(jù)gh4169合金螺栓的服役特點(diǎn)研究成果，結(jié)合γ″和δ相析出規(guī)律機(jī)制，提供了一種gh4169對(duì)接螺栓第二相彌散析出熱處理方法，通過(guò)該熱處理方法可獲得螺栓強(qiáng)度不變，而δ相可在晶內(nèi)彌散、細(xì)小析出的加工技術(shù)方案，從而解決常溫下使用的gh4169高強(qiáng)度螺栓疲勞壽命與可靠性要求的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種gh4169對(duì)接螺栓第二相彌散析出熱處理方法，該方法是首先將gh4169對(duì)接螺栓進(jìn)行高密度γ″相析出處理，隨后進(jìn)行δ相的彌散析出熱處理，最后在960℃以下進(jìn)行5～120min固溶，以及在720℃和620℃分別保溫8h進(jìn)行雙極時(shí)效處理工藝，這樣便完成了gh4169對(duì)接螺栓的熱處理。

上述方法中，所述高密度γ″相析出處理是先將gh4169對(duì)接螺栓在940～1020℃保溫5～60min完成固溶后，再在680～780℃保溫4～12h完成γ″相析出。

上述方法中，所述δ相的彌散析出熱處理是將gh4169對(duì)接螺栓在780～940℃進(jìn)行20～480min的保溫處理。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明根據(jù)gh4169合金相變規(guī)律，首先對(duì)gh4169合金進(jìn)行固溶處理，讓析出相的主要形成元素nb全部回溶到基體中，然后經(jīng)過(guò)在680～780℃保溫4～12h，在基體中只形成亞穩(wěn)相γ″相，由于γ″相是非平衡相，在基體中不像穩(wěn)定相δ相是在晶界上有選擇的析出，而是在整個(gè)基體中均勻的析出。在γ″完全析出后，通過(guò)控制保溫溫度與保溫時(shí)間，促進(jìn)平衡相從非平衡相γ″相進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，同時(shí)避免過(guò)高的溫度促進(jìn)δ相直接從基體在晶界位置析出。這樣就得到彌散析出的δ相，在進(jìn)一步的強(qiáng)化固溶處理和時(shí)效處理工藝中，為了避免彌散析出的δ相回溶，因此要求其固溶溫度必須低于960℃，最后完成時(shí)效處理，這樣便可避免δ相在晶界析出，而讓?duì)南嗄茉谡麄€(gè)基體上均勻析出，從而解決常溫下使用的gh4169高強(qiáng)度螺栓疲勞壽命與可靠性要求的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為gh4169合金螺栓通過(guò)常規(guī)熱處理后的sem圖(掃描電鏡圖)；

圖2為gh4169合金螺栓通過(guò)常規(guī)熱處理后的δ相分布金相圖。

圖3是gh4169合金螺栓通過(guò)本發(fā)明的方法處理后的金相圖；

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

現(xiàn)以某型號(hào)gh4169合金螺栓作為處理對(duì)象，并對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行比較。

(1)常規(guī)熱處理方案：即采用常規(guī)980℃保溫60min均勻化處理后看，在720℃和620℃分別保溫8h進(jìn)行雙極時(shí)效處理。經(jīng)過(guò)常規(guī)熱處理后的金相圖如圖2所示。

(2)本發(fā)明的熱處理方案：本發(fā)明的一種gh4169對(duì)接螺栓第二相彌散析出熱處理方法，該方法是首先將gh4169對(duì)接螺栓進(jìn)行高密度γ″相析出處理，所述高密度γ″相析出處理是先將gh4169對(duì)接螺栓在1020℃保溫60min完成固溶后，再在780℃保溫12h完成γ″相析出；隨后進(jìn)行δ相的彌散析出熱處理，所述δ相的彌散析出熱處理是將gh4169對(duì)接螺栓在940℃進(jìn)行480min的保溫處理；最后在960℃以下進(jìn)行120min固溶，以及在720℃和620℃分別保溫8h進(jìn)行雙極時(shí)效處理工藝，這樣便完成了gh4169對(duì)接螺栓的熱處理。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的方法處理后的金相圖如圖3所示。

通過(guò)對(duì)圖2與圖3的比較可以看出，常規(guī)熱處理方案圖2中，δ析出相從晶界向晶內(nèi)延伸，從晶界連續(xù)析出，而通過(guò)本發(fā)明的方法處理后的δ析出相明顯在晶粒中間彌散顆粒狀析出，如圖3，這樣便可避免δ相在晶界析出，而讓?duì)南嗄茉谡麄€(gè)基體上均勻析出，從而解決常溫下使用的gh4169高強(qiáng)度螺栓疲勞壽命與可靠性要求的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種GH4169對(duì)接螺栓第二相彌散析出熱處理方法，該方法是首先將GH4169對(duì)接螺栓進(jìn)行高密度γ″相析出處理，隨后進(jìn)行δ相的彌散析出熱處理，最后在960℃以下進(jìn)行5～120min固溶，以及在720℃和620℃分別保溫8h進(jìn)行雙極時(shí)效處理工藝，這樣便完成了GH4169對(duì)接螺栓的熱處理。本發(fā)明根據(jù)GH4169合金螺栓的服役特點(diǎn)研究成果，結(jié)合γ″和δ相析出規(guī)律機(jī)制，避免δ相在晶界析出，而讓?duì)南嗄茉谡麄€(gè)基體上均勻析出，通過(guò)該熱處理方法可獲得螺栓強(qiáng)度不變，而δ相可在晶內(nèi)彌散、細(xì)小析出的加工技術(shù)方案，從而解決常溫下使用的GH4169高強(qiáng)度螺栓疲勞壽命與可靠性要求的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：梁宇;向嵩;梁益龍;申佳林;趙飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.02.15
技術(shù)公布日：2017.07.07