高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法技术

本发明专利技术涉及高温合金热处理技术领域，尤其是涉及一种高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法。高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，包括如下步骤：(a)制备若干组待测试高温合金的高分辨热膨胀仪用样品，并进行固溶热处理和固溶热处理后在不同冷却速率下冷却的热模拟实验，通过热膨胀仪采集体积变化曲线；(b)对所述体积变化曲线求导，获得体积变化一阶导数与温度的曲线图，根据所述曲线图识别所述冷却工艺窗口的冷却速率下限值。本发明专利技术的方法可以实现对冷却工艺窗口量化。明的方法可以实现对冷却工艺窗口量化。明的方法可以实现对冷却工艺窗口量化。

【技术实现步骤摘要】
高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法


[0001]本专利技术涉及高温合金热处理
，尤其是涉及一种高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法。

技术介绍

[0002]高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域。
[0003]为了保证高温合金具有良好的高温性能，通常都要进行热处理。高温合金的热处理包括固溶处理和时效处理。固溶处理的目的在于溶解分布不合理、大小不合适的强化相和一些其它金属间化合物，并保证合金得到一定大小的晶粒度。时效处理的目的在于普遍析出弥散而均匀的强化相，使合金达到最大强化效果。固溶热处理后的冷却速度同样非常重要，一方面，冷却速度过快时，合金内部热应力过大，有产生形成穿透性裂纹的危险，并遗留下高数值的残余应力。另一方面，当固溶热处理后的冷却速度较慢时，使γ
’
相和γ”相析出长大并粗化，会显著降低合金的使用性能。
[0004]当前，缺乏对高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口(冷却速度范围)的量化方式。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，以解决现有技术中存在的高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口量化技术缺乏的技术问题。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，包括如下步骤：
[0009](a)制备若干组待测试高温合金的高分辨热膨胀仪用样品，并进行固溶热处理和固溶热处理后在不同冷却速率下冷却的热模拟实验，通过热膨胀仪采集体积变化曲线；
[0010](b)对所述体积变化曲线求导，获得体积变化一阶导数与温度的曲线图，根据所述曲线图识别所述冷却工艺窗口的冷却速率下限值。
[0011]在本专利技术的具体实施方式中，所述识别的方法包括：
[0012]所述冷却速率的下限值X为不存在γ
’
相或γ”相双峰析出特征的体积变化一阶导数与温度的曲线所对应的最小的冷却速率。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，当所述待测试高温合金为γ
’
相+γ”相体积分数≤30％的合金，所述固溶热处理后的冷却速率为1～200℃/min。
[0014]在本专利技术的具体实施方式中，当所述待测试高温合金为γ
’
相+γ”相体积分数＞30％的合金，所述固溶热处理后的冷却速率为20～500℃/min。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，所述高分辨热膨胀仪的分辨精度不低于5
×
10
‑5mm。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，所述高分辨热膨胀仪用样品的尺寸为
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，所述固溶热处理后在不同冷却速率下冷却为单阶段恒定速率冷却或双阶段变速冷却。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，还包括对所述热模拟实验后的样品进行SEM组织观察。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，所述双峰析出特征的判断包括：结合体积变化一阶导数与温度的曲线和所述SEM。进一步的，在获取所述冷却速率的下限值时，通过SEM组织观察是否仅存在单峰或双峰分布的析出相(γ
’
相和γ”相)，以辅助进行验证。
[0020]在本专利技术的具体实施方式中，还包括：对所述热模拟实验后的样品进行时效处理，然后对时效处理后的样品进行硬度数值测试，依据硬度数值测试结果修正冷却速率的下限值。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，采用洛氏硬度进行所述硬度数值的测试。进一步的，当冷却速率快于X
’
时，时效后硬度数值的变化幅度开始变小，将最小的冷却速率X修正定位为X
’
。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，当所述待测试高温合金为γ
’
相+γ”相体积分数≤30％的合金，所述冷却工艺窗口中，冷却速率的上限值Y为X+20～X+50℃/min；
[0023]当所述待测试高温合金为γ
’
相+γ”相体积分数＞30％的合金，所述冷却工艺窗口中，冷却速率的上限值Y为X+20～X+200℃/min。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术通过高分辨热膨胀仪采集待测试高温合金不同冷却速率下冷却的试样的体积变化曲线，利用γ
’
相和γ”相析出过程即相变过程中会伴随相变潜热和体积的变化，对热膨胀仪采集到的体积变化曲线进行求导后，绘制体积变化一阶导数(收缩率)与温度曲线图，并由此获得γ
’
相/γ”相的析出温度及特征，进而实现对冷却工艺窗口量化。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例提供的热模拟实验选择不同冷却速率的固溶热处理和固溶热处理后的冷却过程的温度与时间曲线；
[0028]图2为本专利技术实施例1的体积变化一阶导数与温度的曲线图；
[0029]图3为本专利技术实施例1的不同冷却速率得到的固溶热处理冷却后的样品的SEM组织图；
[0030]图4为本专利技术实施例1的不同冷却速率对应的样品进行时效处理后对应的硬度值测试结果；
[0031]图5为本专利技术实施例2的体积变化一阶导数与温度的曲线图；
[0032]图6为本专利技术实施例2的不同冷却速率得到的固溶热处理冷却后的样品的SEM组织图；
[0033]图7为本专利技术实施例2的不同冷却速率对应的样品进行时效处理后对应的硬度值
测试结果。
具体实施方式
[0034]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0035]高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，包括如下步骤：
[0036](a)制备若干组待测试高温合金的高分辨热膨胀仪用样品，并进行固溶热处理和固溶热处理后在不同冷却速率下冷却的热模拟实验，通过热膨胀仪采集体积变化曲线；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)制备若干组待测试高温合金的高分辨热膨胀仪用样品，并进行固溶热处理和固溶热处理后在不同冷却速率下冷却的热模拟实验，通过热膨胀仪采集体积变化曲线；(b)对所述体积变化曲线求导，获得体积变化一阶导数与温度的曲线图，根据所述曲线图识别所述冷却工艺窗口的冷却速率下限值。2.根据权利要求1所述的高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，其特征在于，所述识别的方法包括：所述冷却速率的下限值X为不存在γ
’
相或γ”相双峰析出特征的体积变化一阶导数与温度的曲线所对应的最小冷却速率。3.根据权利要求1所述的高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，其特征在于，当所述待测试高温合金为γ
’
相+γ”相体积分数≤30％的合金，所述固溶热处理后的冷却速率为1～200℃/min。4.根据权利要求1所述的高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，其特征在于，当所述待测试高温合金为γ
’
相+γ”相体积分数＞30％的合金，所述固溶热处理后的冷却速率为20～500℃/min。5.根据权利要求1所述的高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方法，其特征在于，所述高分辨热膨胀仪的分辨精度不低于5
×
10
‑5mm；优选的，所述高分辨热膨胀仪用样品的尺寸为6.根据权利要求1所述的高温合金固溶热处理后冷却工艺窗口的确定方...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦海龙，毕中南，迟海，谢明昭，史松宜，于鸿垚，路伟，郭彩玉，周海晶，李芳菲，王睿，王瑞，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：