一种改善GH4738大规格棒材组织均匀性的快锻方法与流程

本发明属于合金锻件材料的锻造，具体涉及一种改善gh4738大规格棒材组织均匀性的快锻方法。

背景技术：

1、镍基gh4738高温合金用于制造航空某型号涡轮盘，目前该型号涡轮盘制备需求迫切，且对坯料尺寸的需求逐步增大，由原来的提高到现有方法锻造及以上坯料，容易存在组织均匀性差，心部与表面极差过大的现象。基于国内外形势以及关键材料自主保障需求，急需升级gh4738涡轮盘的均质细晶制备工艺并实现工程应用，提升gh4738涡轮盘的稳定性，提高国产涡轮盘的安全性与可靠性。

2、目前该gh4738涡轮盘的锻造工艺，由于直径达到400mm以上，其心部在热加工过程中一直处于高温状态，且锻造后不能快速冷却，所得到的晶粒尺寸因为过大而不能满足使用需求。其边缘由于散热快，在热加工过程中温度较低，仅能完成部分再结晶过程，得到拉长晶组织，其再结晶部分没有足够的能量完成长大，形成超细晶，造成整个界面组织差距很大，严重影响其性能的稳定性。

3、因此，提供一种针对于gh4738涡轮盘组织均匀性不佳的锻造方法，以获得界面组织更均匀，性能稳定性更佳的效果，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明就是为了解决上述技术问题，从而提供一种改善gh4738大规格棒材组织均匀性的快锻方法。本发明的技术目的在于，解决现有工艺在制备大规格涡轮盘存在的组织均匀性差、性能稳定性差的问题。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案来解决：

3、一种改善gh4738大规格棒材组织均匀性的快锻方法，包括以下步骤：

4、步骤a：取gh4738合金作为原材料，使用锻造设备将其锻造成对边尺寸为520mm的八角尺寸柱状坯料；

5、步骤b：将上述合金坯料送进加热炉加热，采用1100℃保温，使其整体温度均匀一致；

6、步骤c：将加热好的合金坯料进行锻造，将其锻造成截面尺寸为400mm×400mm的方形柱状坯料；

7、步骤d：将坯料送进加热炉，采用1050℃保温，使其整体温度均匀一致；

8、步骤e：将加热好的合金坯料锻造成截面尺寸为的圆柱体棒材；

9、步骤f：将坯料送进加热炉，采用1050℃保温5分钟，然后取出；

10、步骤g：将坯料进行水冷；

11、步骤h：将的棒材车光到尺寸

12、步骤i：在棒材端部切取厚度20～25mm的薄片试样，切取边缘与中心的金相试样；

13、步骤j：将金相试样对应棒材纵向面磨光，使用腐蚀剂进行腐蚀，浸蚀时间35s，并使用通过金相光学显微镜分析观察晶粒组织。

14、进一步的是，步骤a中所述gh4738合金是采用真空感应冶炼+保护性气氛电渣+真空自耗重熔获得。

15、进一步的是，所述gh4738合金的主要化学成分按重量百分比计包括：cr：19.0～20.0、mo：4.2～4.8、co：13.0～14.0、al：1.35～1.45、ti：3.1～3.2、c：0.03～0.04、ni余量。

16、进一步的是，步骤c中采用60mn快锻机组进行锻造。

17、需要说明的是，步骤b和步骤d中只需维持恒定温度，对于保温时间并没有特殊要求，如保温时间可以为1h、1.5h或是2h等均可。

18、进一步的是，步骤e中采用60mn快锻机组进行锻造。

19、进一步的是，步骤i中切取的金相试样尺寸为15mm×15mm×20mm。

20、进一步的是，步骤j中所述腐蚀剂为4g cuso4、20ml盐酸、20ml酒精溶液以及水配置的硫酸铜盐酸酒精溶液，腐蚀时间为10～15s。

21、本发明提供的上述快锻方法通过采用两火次成型，减少单火次变形量，有效降低心部应变集中，从而降低心部温升，避免心部尺寸急剧长大。采用两火次成型，第一火次开方，缩短了锻造时长，使边缘温度维持在再结晶温度以上，中途回炉保温，对表面进行温度补偿，有效提高了表面再结晶比例。

22、另一方面，在锻造完成后，通过回炉保温5分钟，对边缘组织的长大过程提供驱动力，使边缘晶粒尺寸进行合理长大，使其与心部组织尺寸一致，有效改善了心、表组织的均匀性。

23、本发明的有益效果如下：

24、通过本发明的方法进行gh4738合计棒材的锻造，得到组织均匀，尺寸适宜的晶粒组织，心部与边缘组织均匀一致，拥有良好的力学性能，为我某型号涡轮盘提供优质棒材。

技术特征：

1.一种改善gh4738大规格棒材组织均匀性的快锻方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的快锻方法，其特征在于，步骤a中所述gh4738合金是采用真空感应冶炼+保护性气氛电渣+真空自耗重熔获得。

3.根据权利要求1或2所述的快锻方法，其特征在于，所述gh4738合金的化学成分按重量百分比计包括：cr：19.0～20.0、mo：4.2～4.8、co：13.0～14.0、al：1.35～1.45、ti：3.1～3.2、c：0.03～0.04、ni余量。

4.根据权利要求1所述的快锻方法，其特征在于，步骤c中采用60mn快锻机组进行锻造。

5.根据权利要求1所述的快锻方法，其特征在于，步骤e中采用60mn快锻机组进行锻造。

6.根据权利要求1所述的快锻方法，其特征在于，步骤i中切取的金相试样尺寸为15mm×15mm×20mm。

7.根据权利要求1所述的快锻方法，其特征在于，步骤j中所述腐蚀剂为4g cuso4、20ml盐酸、20ml酒精溶液以及水配置的硫酸铜盐酸酒精溶液，腐蚀时间为10～15s。

技术总结本发明提供了一种改善GH4738大规格棒材组织均匀性的快锻方法，属于合金材料的锻造技术领域。本发明通过采用两火次成型，减少单火次变形量，有效降低心部应变集中，从而降低心部温升，避免心部尺寸急剧长大。采用两火次成型，第一火次开方，缩短了锻造时长，使边缘温度维持在再结晶温度以上，中途回炉保温，对表面进行温度补偿，有效提高了表面再结晶比例。锻造完成后，回炉保温5分钟，对边缘组织的长大过程提供驱动力，使边缘晶粒尺寸进行合理长大，使其与心部组织尺寸一致，有效改善了心、表组织的均匀性。技术研发人员：陈伟,程华东,代彪受保护的技术使用者：四川六合特种金属材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13