一种使K417G合金性能恢复的热处理方法技术

本发明专利技术涉及合金材料热处理领域，具体为一种使K417G合金性能恢复的热处理方法，适用于长期使用引起性能衰减的K417G合金材料重新获得优异性能。该方法包括如下步骤：(1)随炉升温或到温装炉，在1230～1250℃保温0.1～2h；(2)保温结束后以不少于1℃/min的冷速随炉冷却；(3)在750～900℃保温1～20h，空冷。本发明专利技术首先采用高温固溶处理，将粗化的γ′相和M

【技术实现步骤摘要】
一种使K417G合金性能恢复的热处理方法
本专利技术涉及合金材料热处理领域，具体为一种使K417G合金性能恢复的热处理方法，适用于长期使用引起性能衰减的K417G合金材料重新获得优异性能。
技术介绍
K417G合金是一种高γ′〔Ni3(Al、Ti)〕相含量的时效强化型镍基铸造高温合金，具有优良的综合性能，主要用于制备航空发动机中的热端部件。目前应用K417G合金制备的零件主要为铸造后，不再进行热处理，加工后直接使用。在高温长时间服役后，合金中的主要强化相γ′发生粗化、晶界宽化、碳化物分解，造成零件性能逐渐降低。一般零件在使用一段时间后只能报废处理，由新的精铸件替换相关零件，会大大增加发动机的维护成本。对于组织衰变的材料，需要将各种粗化组织回溶，进行归一化处理，再结合适当的时效处理以控制强化相的分布状态，才有可能实现合金的性能恢复。回溶粗化组织的热处理温度过低则无法有效回溶，温度过高又容易引起严重氧化、晶界液化等问题。高温处理完的冷却速率不能过低，否则在冷却过程中γ′会发生快速粗化，导致强度降低。高温处理后的合金需要在合适的温度时效以使晶界析出强化相，否则晶内强度过高容易造成塑性严重降低；时效时间过长，成本过高，设备占用率高，不利于推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使长期使用后的K417G合金性能恢复的热处理方法，从而提高零件利用率。本专利技术的技术方案是：一种使K417G合金性能恢复的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)随炉升温或到温装炉，在1230～1250℃保温0.1～2h；(2)保温结束后以不少于1℃/min的冷速随炉冷却；(3)在750～900℃保温1～20h，空冷。所述的使K417G合金性能恢复的热处理方法，步骤(1)为高温固溶处理，步骤(3)为时效处理。所述的使K417G合金性能恢复的热处理方法，高温固溶处理后，1000℃以上停留时间不超过5h。所述的使K417G合金性能恢复的热处理方法，步骤(1)中，优选在1240℃保温0.25～1.5h。所述的使K417G合金性能恢复的热处理方法，步骤(2)中，随炉冷却的冷速优选为3～10℃/min。所述的使K417G合金性能恢复的热处理方法，步骤(3)中，优选在800～900℃保温5～16h。本专利技术的设计思想是：为了建立K417G合金零件的恢复热处理方法，根据长期使用后合金的组织衰变特征，需要回溶粗化γ′相，并通过冷速和时效处理控制γ′相尺寸和分布，再利用时效处理析出足够晶界强化相，从而提高综合性能。其中，高温固溶处理温度要在1230℃以上，否则无法回溶粗化的γ′相，温度过高则导致严重氧化和内部液相区出现。固溶后1000℃以上停留时间不能超过5h，否则γ′相尺寸过大会降低强度；冷速也不能快于空冷，否则晶界或共晶等界面会出现明显淬火裂纹。在750～900℃时效处理时，如果在800～900℃保温时间可短些，如果在750℃时间要长些。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术对于组织衰变的K417G，首先采用高温固溶处理，将粗化的γ′相和M23C6相回溶。再以适当的冷速和时效处理控制晶界和晶内强化相的分布状态，以实现合金拉伸和持久性能重新恢复。2、本专利技术通过简单热处理工艺，可使服役长时间的K417G铸件重新获得优异的性能，从而延长零件的使用寿命。附图说明图1为K417G铸态合金的典型组织；图2为长期使用后K417G合金的组织衰变特征；图3为在1240℃保温1h后以100min炉冷到800℃保温16h空冷样品的组织；图4为在1240℃保温1h后以100min炉冷到850℃保温16h空冷样品的组织；图5为在1240℃保温1h后以100min炉冷到900℃保温16h空冷样品的组织；图6为在1220℃保温1h后水冷样品的组织；图7为随炉升温在1220℃保温1h后空冷样品的组织；图8为随炉升温在1240℃保温1h后以100min炉冷到900℃空冷样品的组织。具体实施方式在具体实施过程中，本专利技术使K417G合金性能恢复的热处理方法，具体工艺流程为：(1)将铸件随炉升温或到温装炉，将材料在1230～1250℃保温0.1～1h，充分回溶粗化的γ′相和大量析出的M23C6相；如果对零件处理，最好在真空热处理炉内利用专用工装夹具固定零件；(2)保温后，冷却到1000℃以下出炉或降温至时效保温温度(炉冷时间不超过3h，防止冷却过程中的γ′相长大)；(3)在750～900℃保温1～20h，空冷或炉冷，以使合金析出晶界M23C6相。(4)铸件性能接近铸件使用前水平(900℃拉伸性能：Rm≥637MPa，A≥6％，Z≥6％；760℃/645MPa持久性能：≥23h；950℃/235MPa持久性能：≥40h)。下面，通过对比例和实施例对本专利技术进一步详细说明。对比例1K417G铸态合金和900℃时效5000h后拉伸和持久性能如表1所示。相比于铸态合金，在900℃时效5000h后，K417G合金的抗拉强度已经明显降低，塑性提高；760℃/645MPa持久寿命都明显降低，已经低于23h的要求；950℃/235MPa持久寿命都明显降低，已经低于40h的技术要求。合金的铸态组织如图1所示，主要包括一次MC块状碳化物、大量细小的γ′相和γ′相共晶组成。900℃时效5000h后组织如图2所示，合金中γ′相已明显长大，共晶和MC碳化物周围析出了较多的块状的M23C6相，并伴随着周围较多无析出区的出现。900℃时效5000h后的组织反应了该合金组织衰变的主要特征，本专利技术后续研究的材料都是组织和性能已经明显衰变的样品。表1、K417G合金铸态和900℃时效5000h后的力学性能实施例1本实施例中，使K417G合金性能恢复的热处理方法如下：在1240℃保温1h后，以100min冷却到800℃，并在800℃保温16h后空冷至室温，样品的组织如图3所示。可见，合金的γ′相析出量较大，尺寸较细小，晶界处也有一定M23C6相析出。性能测试结果如表2所示，合金的900℃拉伸强度、760℃和950℃持久性能有明显提高，获得了优异的综合性能优异。表2在1240℃保温1h后以100min炉冷到800℃保温16h空冷样品的力学性能实施例2本实施例中，使K417G合金性能恢复的热处理方法如下：在1240℃保温1h后，以100min冷却到850℃，并在850℃保温16h后空冷至室温，样品的组织如图4所示。可见，合金的γ′相析出量较大，尺寸较细小，晶界处也有一定M23C6相析出。性能测试结果如表3所示，合金的900℃拉伸强度、760℃和950℃持久性能有明显提高，获得了优异的综合性能优异。表3在1240℃保温1h后以100min炉冷到850℃保温16h空冷样品的力学性能实施例3本实施例中，使K417G合金性能恢复的热处理方法如下：在1240℃保温1h后，以100min冷却到900℃，并在900℃保温5h后空冷至室温，样品的组织如图5所示。可见，合金的γ′相析出量较大，尺寸较细小，晶界处也有一定M23C6相析出。性能测试结果如表4所示，合金的900℃拉伸强度、760℃和950℃持久性能有明显提高，获得了优异的综合性能优异。表4在1240℃保温1h后以100min炉冷到90℃保温16h空冷样品的力学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使K417G合金性能恢复的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)随炉升温或到温装炉，在1230～1250℃保温0.1～2h；(2)保温结束后以不少于1℃/min的冷速随炉冷却；(3)在750～900℃保温1～20h，空冷。

【技术特征摘要】
1.一种使K417G合金性能恢复的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)随炉升温或到温装炉，在1230～1250℃保温0.1～2h；(2)保温结束后以不少于1℃/min的冷速随炉冷却；(3)在750～900℃保温1～20h，空冷。2.按权利要求1所述的使K417G合金性能恢复的热处理方法，其特征在于：步骤(1)为高温固溶处理，步骤(3)为时效处理。3.按权利要求2所述的使K417G合金性能恢复的热处理方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁峰，孙文儒，于连旭，于兴福，张伟红，刘芳，信昕，贾丹，杨国良，廉心桐，郑丹丹，郭守仁，胡壮麒，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21