一种重型燃机叶片锻件的制造方法技术

一种重型燃机叶片锻件的制造方法，所用材料为＊∏４７９钢，技术条件要求成分为Ｃ０．１２％～０．１８％，Ｃｒ１５％～１６．５％，Ｎｉ２．０％～２．５％，Ｍｏ０．９％～１．３％，Ｎ０．０３％～０．１０％，采用锻造成形工艺，其特征在于：终锻温度控制在１０４０℃～１１６０℃，形变量大于２５％，散放空冷。本发明专利技术通过确定形变温度及热处理制度，满足重型燃机钢叶片的生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
R0110重型燃机叶片，采用俄罗斯材料ЭП479钢，国内相应材料为1Cr16Ni2MoN，为一种新材料，国内没有开展过此项工作，没有可供借鉴的工艺参数，如变形工艺对组织性能的影响；热处理对组织性能的影响；锻造加热温度、火次对叶片组织性能的影响等。本专利技术的专利技术人根据俄方相关技术文件，对原材料的热处理采用了淬火、回火工艺为550℃～590℃，为了达到技术条件的性能要求，N含量控制在中上限，而对于后续的锻件热处理，则采用了高温回火的制度，即640℃～680℃，但是处理后的锻件性能指标却达不到锻件技术条件要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，通过确定形变温度及热处理制度，满足重型燃机钢叶片的生产。本专利技术具体提供了，所用材料为ЭП479钢，技术条件要求成分为C 0.12％～0.18％，Cr 15％～16.5％，Ni 2.0％～2.5％，Mo 0.9％～1.3％，N 0.03％～0.10％，采用锻造成形工艺，其特征在于终锻温度控制在1040℃～1160℃，形变量大于25％，散放空冷。本专利技术重型燃机叶片锻件的制造方法中，对于动叶片，采用高温回火，温度为630℃～650℃，保温时间为1.5h～2h。对于静叶片，采用高温回火，温度为650℃～670℃，保温时间为1.5h～2h。在ЭП479钢中加入了N元素，其目的是扩大奥氏体区，细化晶粒，提高材料的抗氧化性，这种材料的设计，就是为了满足燃机的使用环境的要求，但是N元素的含量控制则变得尤为重要。根据俄方相关技术文件，原材料的热处理采用了淬火、回火工艺，回火温度为550℃～590℃，为了达到技术条件的性能要求，N含量控制在中上限，而对于后续的锻件热处理，则采用了高温回火的制度，即640℃～680℃，处理后的锻件性能指标达不到锻件技术条件要求，其原因如下N含量处于技术条件要求的中下限时，出现了较多的自由铁素体(2#料)，采用低温回火570℃处理时，由于铁素体的存在，强度降低，因此，采用低温回火时，C+N含量控制在上限，综合性能最好；增加N含量到上限或超上限时，自由铁素体基本消失(1#、3#料)，采用640℃～680℃回火时，马氏体组织发生了强烈的分解，马氏体板条发生了显著的球化，强度显著降低，而对于N含量在下限的2#试验料，马氏体板条未发生显著的变化，2#试验料的强度相对较高，因此，采用高温回火640℃～680℃处理时，C+N含量控制在中下限，综合性能最好。组织对比见图1～3，1#试样N含量0.13％，2#试样N含量0.053％，3#试样N含量0.099％。1#试样原始锻态组织含有较多残余奥氏体，2#试验料有较多的自由铁素体，3#试验料原始锻态组织的自由铁素体、残余奥氏体均较少。针对这种矛盾，普通的锻造方法及热处理方法有可能达不到锻件的使用性能。叶片采用在1000℃～1200℃范围内加热后锻造，然后采用淬火、高温回火的处理，其性能指标如下表1。表1 各种锻造温度，采用淬火、高温回火处理后的性能指标表 从表1可以看出，锻件的断面收缩率不符合标准要求。即使采用预备热处理的方法，在最终热处理前进行调质处理，即增加了正火和回火处理，也满足不了标准要求。如下表2。表2 调质处理的锻件性能数据表 针对材料的N含量偏中上限的情况，普通锻造方法生产的锻件满足不了使用性能的要求，基于这一矛盾现象，本专利技术的专利技术人拟定了针对性的试验方案，首先是要提高材料的强度，以至于在进行热处理后，在降低强度的基础上并且不低于技术条件下，使材料的硬度与室温塑性能满足技术条件。为了提高锻件的塑性，本专利技术采用了形变强化的锻造工艺，即把锻造工艺与后续的热处理工艺结合起来，不仅提高了塑性指标，可提高50％，同时对强度指标的影响不大。附图说明图1为1#试样锻态金相组织；图2为2#试样锻态金相组织；图3为3#试样锻态金相组织。具体实施例方式用料实际成分为C 0.16％～0.18％，Cr 15.2％～16.2％，Ni 2.2％～2.35％，Mo 1.02％～1.13％，N 0.088％～0.094％，采用锻造成形工艺，终锻温度采用了1040℃、1120℃、1160℃三种温度，形变量大于25％，散放空冷。回火温度采用了630℃、650℃、670℃、690℃四种温度，可以看到，锻件的塑性指标提高了，可提高50％，而强度指标也能满足技术条件的要求。试验数据见表下表3。表3 形变强化温度对锻件的性能指标影响数据表 从表3的数据可以看出，形变温度在1040℃～1160℃时，锻件性能指标达到了技术条件的要求，而且塑性指标富裕度很大，从上述试验方案也可以确定出叶片的热处理温度。当进行形变强化时，变形程度也是一个主要指标，专利技术人通过多次试验，确定了较为合适的变形量。见表4。表4 形变量对性能的影响数据表 从表4的数据可以看出，形变量大于25％时，不管是按动叶片还是静叶片的热处理制度处理后的锻件性能指标都达到了技术条件的要求，而变形量小于25％的编号为1A8的锻件，按动叶片热处理温度处理后的性能指标不合格。权利要求1.，所用材料为Э∏479钢，技术条件要求成分为C 0.12％～0.18％，Cr15％～16.5％，Ni 2.0％～2.5％，Mo 0.9％～1.3％，N0.03％～0.10％，采用锻造成形工艺，其特征在于终锻温度控制在1040℃～1160℃，形变量大于25％，散放空冷。2.按照权利要求1所述重型燃机叶片锻件的制造方法，其特征在于对于动叶片，采用高温回火，温度为630℃～650℃，保温时间为1.5h～2h。3.按照权利要求1所述重型燃机叶片锻件的制造方法，其特征在于对于静叶片，采用高温回火，温度为650℃～670℃，保温时间为1.5h～2h。全文摘要，所用材料为З∏479钢，技术条件要求成分为C 0.12％～0.18％，Cr 15％～16.5％，Ni 2.0％～2.5％，Mo 0.9％～1.3％，N 0.03％～0.10％，采用锻造成形工艺，其特征在于终锻温度控制在1040℃～1160℃，形变量大于25％，散放空冷。本专利技术通过确定形变温度及热处理制度，满足重型燃机钢叶片的生产。文档编号B23P23/00GK101062515SQ20061004638公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月25日 优先权日2006年4月25日专利技术者郑渠英, 刘秋生, 郭殿品, 邰清安, 胡以仁, 宋玺玉, 王丹, 关红, 史丽坤 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重型燃机叶片锻件的制造方法，所用材料为＊Π４７９钢，技术条件要求成分为Ｃ０．１２％～０．１８％，Ｃｒ１５％～１６．５％，Ｎｉ２．０％～２．５％，Ｍｏ０．９％～１．３％，Ｎ０．０３％～０．１０％，采用锻造成形工艺，其特征在于：终锻温度控制在１０４０℃～１１６０℃，形变量大于２５％，散放空冷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑渠英，刘秋生，郭殿品，邰清安，胡以仁，宋玺玉，王丹，关红，史丽坤，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]