專利名稱：一種由鐵-鎳超級高溫合金組成的耐高溫材料體的制造方法
在本發(fā)明中以一種制造耐高溫材料體的方法為出發(fā)點，該制造方法是在爐子中通過固溶退火和隨后的沉淀硬化，使由IN706型鐵-鎳超級高溫合金組成的原始體進行預定的熱硬化。這樣一種材料體以在約700℃的溫度具有高強度而著稱，并因而有利地應用于熱機器，尤其像燃氣透平。
對此本發(fā)明涉及到一種現有技術，這種現有技術譬如J.H.Moll等在“Heat Treatment of 706 Alloy foroptimum 1200°F stress-Ruptureproperties”Met.Trans.1971，vol.2，pp.2153-2160中已經描述。
由這種現有技術已知，用作溫度負荷結構構件材料的IN706合金的極限性能，尤其像耐熱性和延性是通過進行合適的熱處理方法確定的。典型的熱處理方法根據由IN706合金鍛造的原始體的組織結構包括以下工藝步驟原始體在溫度980℃固溶退火1小時，用空氣冷卻固溶退火的原始體，在溫度840℃沉淀硬化3小時，用空氣冷卻，在溫度720℃沉淀硬化8小時，以約55℃/h冷卻速度冷卻到620℃，在溫度620℃沉淀硬化8小時，以及用空氣冷卻，或者原始體在溫度約900℃固溶退火1小時，用空氣冷卻，在720℃沉淀硬化8小時，以約55℃/h冷卻速度冷卻到620℃，在620℃沉淀硬化8小時，以及用空氣冷卻。
如權利要求1所述的本發(fā)明的目的在于提供一種開頭所述類型的方法，用該方法能夠以簡單的方式獲得由IN706型合金組成的材料體，該材料體盡管有高的耐熱性但也具有大的延性。
按照本發(fā)明的方法主要特征是，它可以簡單地進行，并且避免形成導致脆化的析出。一種按照本發(fā)明方法制造的材料體在溫度約700℃具有約600MPa的拉抗強度和約30％的延伸率，因此它非常卓越地適合作為制造大型燃氣透平的高熱和高機械負荷轉子的原材料。
下面詳細解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施方式和以此達到的其他優(yōu)點。
四個商業(yè)可以實列的由IN706合金組成的鍛造原始體A、B、C、D各自放入一臺爐子中，并經受不同的熱處理工藝。這些原始體總是具有相同的組織結構和相同的化學成分。作為成分已查明下述元素(按百分重量)0.01C0.04Si0.12Mn＜0.001S0.005P16.03G41.90Ni0.19Al0.01Co1.67Ti＜0.01Cu2.95Nb其余Fe該原始體的成分可以在下述的極限范圍內波動最多0.02C最多0.10Si最多0.20Mn最多0.002S
最多0.015P15-18Cr40-43Ni0.1-0.3Al最多0.30Co1.5-1.8Ti最多0.30Cu2.8-3.2Nb其余Fe下面表格式地說明四種原始體的熱處理工藝。
從由此產生的材料體A’、B’、C’和D’車削成用于拉力試驗的旋轉對稱試樣。這些試樣在其兩端各裝有一個插入試驗機的螺紋，并且各具有一個在兩個測量標距之間延伸的直徑5mm、長約24.48mm的圓棒截面。這些試樣在溫度約705℃、以速度約0.01(mm/min)拉伸至斷裂。此時測定的抗拉強度和斷裂延伸率的數值一起列于下述表中。
從這些數值可以看出，在按照本發(fā)明的方法制造的材料體B’、C’和D′中，在705°的斷裂延伸率比按照現有技術方法制造的原始體A’的705℃的斷裂延伸率大約10-12倍，而抗拉強度僅減小約20％。按照本發(fā)明的方法制造的材料體可以極有利地用作大型燃氣透平的轉子，因為它具有足夠的耐高溫性，并且因為材料的高延性，不可避免的局部溫度梯度只能局部形成小的應力。
當固溶退火的原始體以0.5℃/min和20℃/min之間的冷卻速度從固溶退火預定的退火溫度冷卻到沉淀硬化預先規(guī)定的溫度時，706合金達到上述性能。如果冷卻速度選擇大于20℃/min，則斷裂延伸率劇烈降低，因而延性也劇烈降低。反之，如果冷卻速度選擇小于0.5℃/min，則該方法不再以經濟的方式實施。因此優(yōu)選的冷卻速度是1℃/min和5℃/min之間。
固溶退火應當根據原始體的大小，在溫度900和1000℃之間進行最多15小時。
通過在一定溫度保持而引起的沉淀硬化，應當優(yōu)先選擇多級地進行至少10小時和最多70小時。在沉淀硬化中，固溶退火過的原始體在第一級應加熱到溫度700和760℃之間，而在第二級應當加熱到溫度600和650℃之間，并且在第一級在該溫度要保持至少10小時，而最多50小時，在第二級在該溫度要保持至少5小時，而最多20小時。
沉淀硬化的第一級可以前接另一個熱處理步驟，在該步驟中已固溶退火的原始體在溫度800℃和850℃之間保持(材料體B’)。
權利要求
1一種耐熱材料體的制造方法，它是在爐子中通過固溶退火和隨后的沉淀硬化，使由IN706型鐵-鎳超級高溫合金組成的原始體進行預先規(guī)定的熱硬化，其特征是，已固溶退火的原始體以在0.5℃/min和20℃/min之間的冷卻速度從固溶退火的預定退火溫度冷卻到沉淀硬化的，預定溫度。
2權利要求1所述的方法，其特征是，冷卻速度在1℃/min和5℃/min之間。
3權利要求1或2所述的方法，其特征是，固溶退火在溫度900℃和1000℃之間進行至少15小時。
4權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征是，沉淀硬化多級地進行至少10小時，而最多70小時。
5權利要求4所述的方法，其特征是，已固溶退火的原始體在沉淀硬化時，第一級在溫度700℃和760℃之間進行熱處理，而第二級在溫度600℃和650℃之間進行熱處理。
6權利要求5所述的方法，其特征是，沉淀硬化的第一級進行至少10小時，而最多50小時。
7權利要求5或6所述的方法，其特征是，沉淀硬化的第二級進行至少5小時，而最多20小時。
8權利要求4-7中任一項所述的方法，其特征是，通過在爐中冷卻進行從第一級到第二級的過渡。
9權利要求4-8中任一項所述的方法，其特征是，沉淀硬化的第一級前接另一個熱處理步驟，在該熱處理步驟中已固溶退火的原始體在溫度800℃和850℃之間保持。
全文摘要
耐熱材料體的制造方法。在該方法中通過在爐子中進行固溶退火和隨后的沉淀硬化，使由IN706型鐵-鎳超級高溫合金組成的原始體進行預先規(guī)定的熱硬化而形成材料體。當已固溶退火的原始體以0.5℃/min和20℃/min之間的冷卻速度從固溶退火的預先規(guī)定退火溫度冷卻到沉淀硬化的預定溫度時，該材料體的特點是在高耐熱性下具有特別大的延性。
文檔編號C22C19/05GK1165205SQ9612339
公開日1997年11月19日 申請日期1996年11月14日 優(yōu)先權日1995年11月17日
發(fā)明者M·納茲米, M·施陶布里 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司