一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法技术

本发明专利技术涉及一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，属于冷变形技术领域。解决了现有高温合金棒材存在组织不均匀、力学性能不稳定及冷拔过程成型困难、成材率低等技术问题，该方法包括以下步骤：S1.利用真空感应熔炼和真空自耗重熔，将金属原材料制备成铸锭；S2.将铸锭进行第一次高温均质化处理；S3.铸锭开成方坯，将方坯进行第二次高温均质化处理；S4.将方坯回炉加热制得棒坯，将棒坯回炉固溶处理；S5.润滑剂采用二硫化钼锂基润滑脂和二硫化钼粉末的组合物，充分润滑冷拔模具和棒坯，经过两道次冷变形，得到冷拔棒材。本发明专利技术提供的冷拔棒材组织均匀，达到ASTM7级以上，晶粒度级差小于2级；表面光滑，无裂纹和竹节现象，力学性能优异，并且模具的寿命长。

A Cold Drawing Method for Ni-Cr-Fe-based High Strength Superalloy Bars

The present invention relates to a cold drawing method for high strength nickel chromium iron base superalloy bars, which belongs to the field of cold deformation technology. This method includes the following steps: S1. Using vacuum induction melting and vacuum consumptive remelting, metal raw materials are prepared into ingots; S2. Ingot is homogenized for the first time at high temperature; S3. Ingot is turned into billet and billet is processed for the first time. Secondary high temperature homogenization treatment; S4. The billet is heated back to the furnace to produce the billet, and the billet is solidified back to the furnace; S5. The lubricant uses the combination of lithium molybdenum disulfide grease and molybdenum disulfide powder to lubricate the cold drawing die and the billet fully, and after two cold deformation, the cold drawing rod is obtained. The cold-drawn bar provided by the invention has uniform structure, achieves ASTM grade 7 or more, grain size difference is less than grade 2, smooth surface, no crack and bamboo phenomenon, excellent mechanical properties, and long service life of the die.

【技术实现步骤摘要】
一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法
本专利技术涉及冷变形
，尤其涉及一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法。
技术介绍
对于用作紧固件的高温合金，应同时具有高的抗拉强度、高的疲劳与剪切抗力、高的持久与蠕变强度、高的应力松弛抗力、高的缺口敏感抗力、合适的热膨胀系数和优良的耐腐蚀与抗氧化性能和组织均匀性。在变形高温合金中，GH4169、GH6159、GH4141、GH4738和GH2132等因同时具有上述特点，已广泛应用到航空发动机和先进飞机上不同服役温度、不同(拉伸、剪切、持久、疲劳)强度级别要求的螺栓等紧固件。在国内外航空、航天领域所使用紧固件用棒材中，因优良的综合性能和高的性价比，使高温合金GH4169成为使用量最大、规格和使用件号最多的合金。目前，我国紧固件用高温合金棒材存在组织不均匀、性能不稳定及冷拔过程成型困难、成材率低等技术问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，用以解决现有高温合金棒材成分波动大、组织不均匀、性能不稳定及冷拔过程中成型困难、成材率低的技术问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，包括以下步骤：S1.利用真空感应熔炼和真空自耗重熔，将金属原材料制备成铸锭；S2.对铸锭进行第一次高温均质化处理；S3.将铸锭开成方坯，对方坯进行第二次高温均质化处理；S4.将方坯回炉加热制得棒坯，将棒坯回炉进行固溶处理；S5.采用二硫化钼锂基润滑脂和二硫化钼粉末的组合物作为润滑剂，充分润滑冷拔模具和棒坯，经过两道次冷变形，得到冷拔棒材。优选地，S2步骤中，将铸锭在1160～1190℃条件下进行高温均质化处理60～72h；S3步骤中，将S2步骤获得的铸锭开成方坯，并在1190℃条件下进行二次高温均质化处理20～30h；S4步骤中，将方坯回炉加热到1100～1120℃，并利用轧机得到Φ60mm棒坯；将Φ60mm棒坯再次回炉加热到1100～1120℃，利用轧机得到Φ15mm棒坯。优选地，润滑剂中，二硫化钼锂基润滑脂的重量百分比为50～80％，二硫化钼粉末的质量百分比为20～50％。优选地，在两道次冷拔变形过程中，对冷拔棒材依次进行修磨处理和润滑处理，修磨处理后的冷拔棒材表面粗糙度值Ra为3.2μm，修磨处理用于增大润滑剂的附着面积。优选地，冷拔棒材经两道次冷变形后的变形量为20～24％。优选地，将三道次冷变形替代两道次变形，得到冷拔棒材。优选地，在三道次冷变形的相邻两个道次冷变形过程之间，对冷拔棒材依次进行修磨处理和润滑处理，修磨处理后的冷拔棒材表面粗糙度值Ra均为3.2μm，修磨处理均用于增大润滑剂的附着面积。优选地，棒坯经三道次冷变形的变形量为24～30％。优选地，冷拔模具材质选用45钢和YG8硬质合金的复合式材质。本专利技术还提供了一种镍铬铁基高强度高温合金棒材，采用以上的镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，镍铬铁基高强度高温合金棒材的化学成分及其重量百分含量为：C≤0.08％，Cr：17.0～21.0％，Mo：2.80～3.30％，Al：0.30～0.70％，Ti：0.75～1.15％，Nb：5.0～5.5％，Co≤1.0％，Ni：50～55％，余量为Fe。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术利用真空感应熔炼(VIM)+真空自耗重熔(VAR)的方式将金属原材料制备成铸锭，这种铸锭制备方式比国外的真空感应熔炼(VIM)+电渣重熔(ESR)的冶炼方式在控制气体含量O，N，S方面有优势，可以将O、N和S元素总量控制在100ppm以下，进而得到更纯净的铸锭；(2)在润滑剂的选用方面，改变了传统的只使用润滑粉的润滑方式，采用硫化钼锂基润滑脂和二硫化钼粉末混合的油脂润滑剂，该润滑剂的附着性更好，涂抹更均匀，润滑效果明显。(3)本专利技术采用两道次和三道次冷拔变形，在冷拔变形过程中对冷拔棒材进行修磨处理和润滑处理，修磨处理后的冷拔棒材表面粗糙度值Ra为3.2μm，修磨处理用于提高润滑剂的附着面积；同时，通过修磨处理可以更精确地控制各道次的变形量。(4)选用45钢+YG8硬质合金复合式模具，不仅质地坚硬，而且耐磨性能及抗冲击性能良好，并且易于加工，使用寿命长。综上，通过本专利技术提供的冷拔方法制备的冷拔棒材表面光滑，无裂纹和竹节，且棒材晶粒组织均匀，达到ASTM7级以上，晶粒度级差小于2级，综合力学性能优异，因此，本专利技术可以用于生产航空航天领域高强度紧固件和弹性材料。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术提供的冷拔变形模具示意图；图2为本专利技术提供的冷拔棒材变形情况示意图；图3为本专利技术提供的冷拔棒材晶粒分布；附图标记：1-冷拔模具；2-冷拔棒材；Φ0-冷拔前棒材的直径；Φ-冷拔后棒材的直径；S0：冷拔前棒材的横截面积，S：冷拔后棒材的横截面积。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术提供了一种高强度高温合金棒材的冷拔方法，如图1所示，包括以下步骤：S1.利用真空感应熔炼+真空自耗重熔将金属原材料制备成铸锭；S2.将铸锭在1160～1190℃条件下进行高温均质化处理60～72h；S3.将S2步骤获得的铸锭在开成方坯，将方坯在1190℃条件下进行二次高温均质化处理20～30h；S4.将方坯回炉加热到1100～1120℃，并利用轧机得到Φ60mm棒坯；将所述Φ60mm棒坯再次回炉加热到1100～1120℃，利用轧机得到Φ15mm棒坯；S5.采用二硫化钼锂基润滑脂和二硫化钼粉末的组合物作为润滑剂，充分润滑冷拔模具1和Φ15mm棒坯，经过两道次冷变形，得到Φ12mm冷拔棒材2。冷拔实施时，S1步骤中，将金属原材料在真空环境下利用感应加热的方式熔化(真空感应熔炼(VIM))，其目的是将铸锭的气体元素含量控制在一个较低的水平，例如，O、N和S元素总量低于100ppm，然后，利用真空自耗重熔(VAR)的电弧将铸锭熔化，并通过控制熔滴速度和冷却方式，得到致密、低偏析的Φ305mm铸锭；S2步骤中，将Φ305mm铸锭在1160～1190℃高温均匀化处理，并将其在5吨电液锤中开坯至120方，需要说明的是，该处均质化处理的时间可以根据铸锭的锭型进行调整，一般控制在60～72h，其目的是消除有害低熔点相，使铸锭枝晶干和枝晶间的化学元素分布更均匀；S3步骤中，在1190℃温度下对方坯进行二次高温均质化处理20～30h，其目的是进一步消除显微偏析，避免产生粗细晶条带组织，提高冷拔棒材2的组织均匀性；S4步骤中，将铸锭回炉加热到1100～1120℃，并利用轧机得到Φ60mm棒坯；将Φ60mm棒坯再次回炉加热到1100～1120℃，利用轧机得到Φ1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.利用真空感应熔炼和真空自耗重熔，将金属原材料制备成铸锭；S2.对铸锭进行第一次高温均质化处理；S3.将铸锭开成方坯，对方坯进行第二次高温均质化处理；S4.将方坯回炉加热制得棒坯，将所述棒坯回炉进行固溶处理；S5.采用二硫化钼锂基润滑脂和二硫化钼粉末的组合物作为润滑剂，充分润滑冷拔模具和棒坯，经过两道次冷变形，得到冷拔棒材。

【技术特征摘要】
1.一种镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.利用真空感应熔炼和真空自耗重熔，将金属原材料制备成铸锭；S2.对铸锭进行第一次高温均质化处理；S3.将铸锭开成方坯，对方坯进行第二次高温均质化处理；S4.将方坯回炉加热制得棒坯，将所述棒坯回炉进行固溶处理；S5.采用二硫化钼锂基润滑脂和二硫化钼粉末的组合物作为润滑剂，充分润滑冷拔模具和棒坯，经过两道次冷变形，得到冷拔棒材。2.根据权利要求1所述的镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，其特征在于，所述S2步骤中，将铸锭在1160～1190℃条件下进行高温均质化处理60～72h；所述S3步骤中，将S2步骤获得的铸锭开成方坯，将方坯在1190℃条件下进行二次高温均质化处理20～30h；所述S4步骤中，将铸锭回炉加热到1100～1120℃，并利用轧机得到Φ60mm棒坯；将所述Φ60mm棒坯再次回炉加热到1100～1120℃，利用轧机得到Φ15mm棒坯。3.根据权利要求1或2所述的镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，其特征在于，所述润滑剂中，二硫化钼锂基润滑脂的重量百分比为50～80％，所述二硫化钼粉末的重量百分比为20～50％。4.根据权利要求3所述的镍铬铁基高强度高温合金棒材的冷拔方法，其特征在于，在所述两道次冷拔变形过程中，对冷拔棒材依次进行修磨处理和润滑处理，所述修磨处理后的冷拔棒材表面粗糙度...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕旭东，杜金辉，邓群，曲敬龙，王民庆，毕中南，唐超，吴玉博，王知颖，温博，史松宜，何云华，牛治杰，裴丙红，黄燕成，韩福，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，攀钢集团江油长城特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11