一种钴基高温合金的焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种钴基高温合金的焊接方法。本发明专利技术提供的焊接方法，包括以下步骤：a)对固溶强化型钴基高温合金铸锭进行处理，得到特定状态合金；所述处理为锻造处理或锻造后去应力退火处理，所得特定状态合金为锻造态合金或去应力态合金；所述固溶强化型钴基高温合金铸锭的化学成分具体如后文所示；所述特定状态合金的晶粒度为5～8级；b)利用所述特定状态合金进行焊接，得到焊接件；c)对所述焊接件进行固溶处理，得到产品。本发明专利技术的焊接方法能够有效减少焊缝及热影响区的裂纹缺陷并提高焊接接头的力学性能，获得稳定、可靠且无裂纹缺陷的焊接接头。焊接接头。

【技术实现步骤摘要】
一种钴基高温合金的焊接方法


[0001]本专利技术涉及焊接领域，特别涉及一种钴基高温合金的焊接方法。

技术介绍

[0002]GH188合金作为典型的固溶强化型钴基高温合金，主要采用W元素进行固溶强化，加入少量的C，使合金形成弥散分布的M6C碳化物进行强化。通过高Cr和少量的La获得优良的抗氧化性能。GH188合金具有优良的高温热强性以及高温抗氧化性，广泛应用于制造航空发动机燃烧室、导向叶片以及航天发动机推力室等零件。
[0003]熔化焊(包括氩弧焊、激光焊、电子束焊)是该类材料在制造零件过程中不可或缺的工艺方法。然而由于该合金晶界处往往析出大量碳化物，焊接过程中在应力以及热循环的共同作用下，晶界处密集分布的碳化物溶解并形成液化裂纹。由此导致该合金在工程应用中常常出现热影响区及熔合线附近形成宏观或微观裂纹缺陷，并最终导致超差、报废等问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种钴基高温合金的焊接方法，能够有效减少焊缝及热影响区的裂纹缺陷并提高焊接接头的力学性能，获得稳定、可靠且无裂纹缺陷的焊接接头。
[0005]本专利技术提供了一种钴基高温合金的焊接方法，包括以下步骤：
[0006]a)对固溶强化型钴基高温合金铸锭进行处理，得到特定状态合金；
[0007]所述处理为锻造处理或锻造后去应力退火处理，所得特定状态合金为锻造态合金或去应力态合金；
[0008]所述固溶强化型钴基高温合金铸锭的化学成分包括：
[0009][0010][0011]所述特定状态合金的晶粒度为5～8级；
[0012]b)利用所述特定状态合金进行焊接，得到焊接件；
[0013]c)对所述焊接件进行固溶处理，得到产品。
[0014]优选的，步骤a)中：
[0015]所述锻造处理的条件为：开锻温度≥1050℃，终锻温度≥950℃；
[0016]所述去应力退火处理的条件为：温度≤1120℃。
[0017]优选的，步骤a)中：
[0018]所述锻造处理的条件为：锻前将铸锭加热至1200
±
10℃保温10～15h，然后开始锻造；开锻温度1050～1200℃，终锻温度950～1100℃；
[0019]所述去应力退火处理的条件为：以5～15℃/min的速率升温至1050～1120℃并保温2～6h，然后以2～10℃/min的速率降温至100～300℃。
[0020]优选的，步骤b)中，所述焊接为电子束焊接。
[0021]优选的，所述电子束焊接的条件为：加速电压60～150kV、束流15～70mA、焊接速度8～20mm/s、扫描幅值0.5～2.0mm。
[0022]优选的，步骤c)中，所述固溶处理的条件为：温度1180
±
10℃，保温时间1～4h，之后空冷。
[0023]优选的，所述空冷为快速空冷，冷却速度为50～150℃/min。
[0024]优选的，步骤a)中，所述特定状态合金的相组成为：初生M6C、次生M6C、富镧化合物和奥氏体基体γ相；晶界处碳化物呈断续状态和/或形成链状晶界。
[0025]本专利技术提供的焊接方法，先对特定组成的固溶强化型钴基高温合金铸锭进行锻造处理或锻造后去应力退火处理，从而获得锻造态合金或去应力态合金，以该特定状态合金作为焊材去进行焊接(即在锻造态或去应力态下进行焊接)，采用电子束焊接并控制一定的
条件，在焊接后再进行固溶处理，从而得到产品。上述工艺有利于减少或避免焊缝及热影响区的裂纹的形成，从而解决了零件制造过程中由于焊接缺陷导致的超差和报废问题，使得零件制造成本大大降低，具有重要的经济价值；而且，本专利技术方法获得的焊接接头具有优异的力学性能，为工程应用提供了良好的基础。因此，本专利技术的焊接方法，能够有效减少焊缝及热影响区的裂纹缺陷并提高焊接接头的力学性能，获得稳定、可靠且无裂纹缺陷的焊接接头，具有重要的工程应用和经济价值。
[0026]试验结果表明，本专利技术方法所得焊接件的焊缝及热影响区无宏观及微观裂纹，焊接接头的室温抗拉强度达到900MPa以上，断后伸长率达到40％以上，927℃/83MPa条件下的持久断裂时间在40小时以上。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0028]图1为实施例1中步骤a)所得锻造态合金棒材的微观组织形貌图；
[0029]图2为实施例1中步骤b)经焊接后所得焊接件的外观形貌图；
[0030]图3为实施例1中步骤c)所得焊接产品的金相检测图；
[0031]图4为对比例1中步骤c)所得焊接产品的金相检测图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种焊接方法，包括以下步骤：
[0033]a)对固溶强化型钴基高温合金铸锭进行处理，得到特定状态合金；
[0034]所述处理为锻造处理或锻造后去应力退火处理，所得特定状态合金为锻造态合金或去应力态合金；
[0035]所述固溶强化型钴基高温合金铸锭的化学成分包括：
[0036][0037]所述特定状态合金的晶粒度为5～8级；
[0038]b)利用所述特定状态合金进行焊接，得到焊接件；
[0039]c)对所述焊接件进行固溶处理，得到产品。
[0040]本专利技术提供的焊接方法，先对特定组成的固溶强化型钴基高温合金铸锭进行锻造处理或锻造后去应力退火处理，从而获得锻造态合金或去应力态合金，以该特定状态合金作为焊材去进行焊接(即在锻造态或去应力态下进行焊接)，采用电子束焊接并控制一定的条件，在焊接后再进行固溶处理，从而得到产品。上述工艺有利于减少或避免焊缝及热影响区的裂纹的形成，从而解决了零件制造过程中由于焊接缺陷导致的超差和报废问题，使得零件制造成本大大降低，具有重要的经济价值；而且，本专利技术方法获得的焊接接头具有优异的力学性能，为工程应用提供了良好的基础。
[0041]关于步骤a)：
[0042]a)对固溶强化型钴基高温合金铸锭进行处理，得到特定状态合金。
[0043]本专利技术中，所述固溶强化型钴基高温合金铸锭的化学成分包括：
[0044][0045]其中，C的质量百分含量具体可为0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％。Cr的质量百分含量具体可为20％、21％、22％、23％、24％。Ni的质量百分含量具体可为20％、21％、22％、23％、24％。W的质量百分含量具体可为13％、14％、15％、16％。Si的质量百分含量具体可为0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。Fe的质量百分含量具体可为1.54％。Mn的质量百分含量具体可为0.95％。La的质量百分含量具体可为0.03％、0.04％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴基高温合金的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：a)对固溶强化型钴基高温合金铸锭进行处理，得到特定状态合金；所述处理为锻造处理或锻造后去应力退火处理，所得特定状态合金为锻造态合金或去应力态合金；所述固溶强化型钴基高温合金铸锭的化学成分包括：所述特定状态合金的晶粒度为5～8级；b)利用所述特定状态合金进行焊接，得到焊接件；c)对所述焊接件进行固溶处理，得到产品。2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，步骤a)中：所述锻造处理的条件为：开锻温度≥1050℃，终锻温度≥950℃；所述去应力退火处理的条件为：温度≤1120℃。3.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，步骤a)中：所述锻造处理的条件为：锻前将铸锭加热至1200
±
10℃保温10～15h，然后开始锻造；开锻温度1050～1200℃，终锻温度950～1100℃；所述去应力退火处理的条件为：以5～15℃/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，熊华平，余槐，高健时，张鹏，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：