一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺制造技术

本发明专利技术公开一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺，包括以下步骤：将高温合金在晶内析出相γ

【技术实现步骤摘要】
一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺


[0001]本专利技术属金属热处理
，具体涉及一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺。

技术介绍

[0002]高温合金因其优异的高温强度性能而在能源、化工、航空航天等多个领域获得广泛应用，然而其在中温区的塑性显著降低现象成为制约其工程化推广的重要因素。大量研究表明，高温合金在500℃
‑
900℃范围内将出现脆性急剧上升现象，一起作为高温承压部件使用时可能会造成部件的早期失效，进而对设备的服役构成巨大安全隐患。
[0003]以往研究证实，高温合金的中温脆性一般产生于其服役的最初阶段。目前有关中温脆性的形成机制仍存在争议，但一般认为其与晶界或相界的微观结构相关。合理调控界面强度，抑制裂纹萌生与扩展一直是高温合金开发与推广的关键研究
之一。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺。
[0005]为了实现以上专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺，将高温合金在晶内析出相γ
’
完全溶解温度以上0℃
‑
350℃保温0.5h
‑
10h后，经高温冷却阶段和低温冷却阶段再冷却至室温；其中，
[0007]高温冷却阶段：自晶内析出相γ
’
析出起始温度起冷却至晶内析出相γ
’
析出起始温度以下1℃
‑
200℃之前，平均冷却速率为0.1℃/min
‑
20℃/min；
[0008]低温冷却阶段：自高温冷却阶段结束起冷却至γ
’
析出终止温度之前，平均冷却速率不低于2℃/min。
[0009]进一步的，高温合金中晶内析出相γ
’
具有L12结构，符合A3B型原子配比，其中，A元素为Ni、Fe、Co或Mn，B元素为Al、Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr或Hf。
[0010]进一步的，保温时，若温度低于的晶界析出相形核温度，则保温时间不超过5h。
[0011]进一步的，高温冷却阶段的冷却速率非恒定时，在任一时刻的瞬时冷却速率不低于0.01℃/min。
[0012]进一步的，高温冷却阶段结束后合金晶粒内部存在晶内析出相γ
’
，晶内析出相平均尺寸不低于20nm，体积分数不低于5％。
[0013]进一步的，低温冷却阶段的冷却速率非恒定时，在任一时刻的瞬时冷却速率不低于0.1℃/min。
[0014]进一步的，高温冷却阶段结束后合金晶内晶内析出相γ
’
呈双峰分布，其中，平均直径不低于30nm的颗粒为较大尺寸γ
’
颗粒，平均直径不高于20nm的颗粒为较小尺寸γ
’
颗粒，且较大尺寸γ
’
颗粒与较小尺寸γ
’
颗粒平均直径比不低于5倍。
[0015]进一步的，低温冷却阶段结束后进行保温处理，保温时间为0h
‑
150h，然后冷却至室温。
[0016]进一步的，低温冷却阶段结束后采用水冷、空冷、油冷或炉冷的方式冷却至室温。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0018]本专利技术所述的强韧化热处理工艺，在整个热处理阶段无需在γ
’
相(γ
’
满足L12结构，优选Ni3Al、Ni3(Al,Ti)等为晶内析出相)析出温度区间进行时效保温，而是通过控制冷却速率确保一部分γ
’
相快速形核长大至最佳尺寸，并且在其周边析出大量具有细小尺寸的γ
’
相。合金热处理完成后，晶内γ
’
相体积分数不低于10％，且γ
’
相呈双峰分布，其中较大尺寸γ
’
颗粒平均直径不低于30nm，较小尺寸γ
’
颗粒平均直径不高于20nm，较大尺寸与较小尺寸γ
’
颗粒平均直径比不低于5倍，并且较大尺寸的γ
’
颗粒在全部晶内γ
’
相中所占体积分数不低于30％。经过本专利技术所述强韧化处理后，合金强度与峰值时效态合金强度达到同一水平，且在其中温脆性区无明显的塑性下降现象，与传统的热处理工艺相比(固溶处理后在γ
’
相析出温度区间进行时效保温)，其在中温脆性区的拉伸延伸率提高50％以上。采用本专利技术所述强韧化工艺热处理后的高温合金，在中温温区进一步进行时效处理后也不会产生中温脆性。
附图说明
[0019]图1为实施例1中晶内析出相形貌图。
[0020]图2为实施例1在700℃拉伸断口形貌图。
[0021]图3为对比例1中晶内析出相形貌图。
[0022]图4为对比例1在700℃拉伸断口形貌图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0024]一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺，包括以下步骤：将合金在晶内析出相γ
’
完全溶解温度以上0℃
‑
350℃保温0.5h
‑
10h后，经高温冷却阶段和低温冷却阶段再冷却至室温；其中，
[0025]高温冷却阶段：自γ
’
析出起始温度起冷却至γ
’
析出起始温度以下1℃
‑
200℃之前，合金的平均冷却速率满足0.1℃/min
‑
20℃/min；
[0026]低温冷却阶段：自高温冷却阶段结束起冷却至γ
’
析出终止温度之前，合金的平均冷却速率不低于2℃/min。
[0027]高温合金中晶内析出相γ
’
具有L12结构，符合A3B型原子配比，其中，A元素为Ni、Fe、Co或Mn，B元素为Al、Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr或Hf；
[0028]保温时，若温度低于的晶界析出相形核温度，则保温时间不超过5h。
[0029]高温冷却阶段的冷却速率非恒定时，在任一时刻的瞬时冷却速率不低于0.01℃/min。
[0030]高温冷却阶段结束后合金晶粒内部存在晶内析出相γ
’
，晶内析出相平均尺寸不低于20nm，体积分数不低于5％。
[0031]低温冷却阶段的冷却速率非恒定时，在任一时刻的瞬时冷却速率不低于0.1℃/
min。
[0032]高温冷却阶段结束后合金晶内晶内析出相γ
’
呈双峰分布，其中，平均直径不低于30nm的颗粒为较大尺寸γ
’
颗粒，平均直径不高于20nm的颗粒为较小尺寸γ
’
颗粒，且较大尺寸γ
’
颗粒与较小尺寸γ
’
颗粒平均直径比不低于5倍。
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺，其特征在于，将高温合金在晶内析出相γ
’
完全溶解温度以上0℃
‑
350℃保温0.5h
‑
10h后，经高温冷却阶段和低温冷却阶段再冷却至室温；其中，高温冷却阶段：自晶内析出相γ
’
析出起始温度起冷却至晶内析出相γ
’
析出起始温度以下1℃
‑
200℃之前，平均冷却速率为0.1℃/min
‑
20℃/min；低温冷却阶段：自高温冷却阶段结束起冷却至γ
’
析出终止温度之前，平均冷却速率不低于2℃/min。2.根据权利要求1所述的一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺，其特征在于，高温合金中晶内析出相γ
’
具有L12结构，符合A3B型原子配比，其中，A元素为Ni、Fe、Co或Mn，B元素为Al、Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr或Hf。3.根据权利要求1所述的一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺，其特征在于，保温时，若温度低于的晶界析出相形核温度，则保温时间不超过5h。4.根据权利要求1所述的一种可消除高温合金中温脆性的强韧化热处理工艺，其特征在于，高温冷却阶段的冷却速率非恒定时，在任一时刻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：严靖博，谷月峰，袁勇，杨征，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：