【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡轮轴锻造，具体公开一种变截面in718合金棒材及其快锻变形方法。
技术介绍
1、in718合金是ni-cr-fe基沉淀硬化型变形高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗福射、抗氧化和耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，在宇航、核能及石油工业中获得了极为广泛的应用。变截面in718合金棒材，是用于发动机关键转动部件涡轮轴的原材料，该关键部位对原材料棒材的成分、组织均匀性和力学性能均有严格要求。
2、目前，涡轮轴用in718合金变截面棒材多采用全新料冶炼，经快锻机锻造成大规格棒材，后期将大棒材车光至所需变截面棒材规格(参见图1)；或经快锻机开坯和径锻机成型，直接锻造成所需变截面棒材规格。变截面in718合金棒材的现有锻造方法存在以下缺陷：(1)in718合金中金属nb含量较高，在冶炼过程中加入纯金属nb，nb熔点高，不易熔化，若搅拌不当或精炼时间短，极易造成偏析等冶金缺陷；此外，全新料冶炼，成本较高。(2)涡轮轴用in718合金变截面棒材中，大圆棒材和小圆棒材规格尺寸及长度相差大，因此，采用快锻成大规格棒材后期再车光至变截面棒材规格的技术方案，成本极高，效率极低；并且，因小圆棒材是由大圆规格棒材车光得来，因此小圆棒材性能(实际即大圆棒材性能)与直接锻制而成的小圆棒材的性能相差较大。(3)采用快锻机开坯和径锻机成型，直接锻造成变截面in718合金棒材的技术方案，对设备要求高，需同时拥有两台不同锻造设备
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种变截面in718合金棒材及其快锻变形方法，不仅提高了变截面in718合金棒材的组织均匀性，而且降低了生产成本及对锻造设备的要求。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、一种变截面in718合金棒材的快锻变形方法，包括以下步骤：
4、s1，向钢液中加入钢液总质量的70％～80％的in718合金返回料，进行三联冶炼，得钢锭；
5、s2，对所述钢锭的头部压钳把，进行2～3火次锻造，每火次锻造完成1个镦拔，得锻坯；
6、s3，对所述锻坯进行1～2火次拔长，尾部压钳把，中切，得棒材；
7、s4，对所述棒材进行变截面锻造，得变截面in718合金棒材；
8、其中，所述变截面锻造包括3～4火次拔长；经所述变截面锻造的变截面棒材的大圆棒材和小圆棒材之间设置中间变形段，且大圆棒材、小圆棒材及中间变形段在每火次均有变形，所述小圆棒材每火次的变形量比所述大圆棒材增加5％～15％；所述锻坯、所述棒材和所述变截面棒材的回炉温度依次降低。
9、相对于现有技术，本专利技术提供的变截面in718合金棒材的快锻变形方法，利用高返回比的in718合金料进行冶炼，相当于将in718合金进行二次熔炼提纯，nb元素分布更加均匀，从而降低了nb元素偏析的风险；本专利技术直接将钢锭锻造成所需变截面棒材的规格，相较于快锻机开坯配合径锻机成型技术，降低了对锻造设备的要求，生产成本大幅降低。本专利技术中，锻坯、棒材和变截面棒材的回炉温度依次降低(即阶梯降温的加热方式)，保证了变截面in718合金棒材锻造的终锻温度，提高了棒材的组织均匀性；步骤s2中锻造采用2～3次镦粗拔长来增加总变形量；步骤s4变截面锻造过程中，大圆棒材和小圆棒材之间设置中间变形段，且中间变形段在每火次均有变形，解决了变截面in718合金棒材在快锻机生产中易不同心的问题，同时避免了大圆棒材和小圆棒材之间料段空烧的问题；步骤s4每火次变截面锻造过程中，大圆棒材和小圆棒材均进行锻造，保证了大圆棒材和小圆棒材的变形均匀性，避免了先锻一端再锻另一端导致的终锻温度低造成的棒材心部混晶问题，进一步提高了变截面棒材的组织均匀性；此外，小圆棒材每火次的变形量比大圆棒材大，可以保证大圆棒材和小圆棒材的锻制水平。
10、优选的，步骤s1中，所述三联冶炼包括真空感应熔炼、电渣重熔和真空电弧炉重熔。
11、进一步优选的，步骤s1中，所述真空感应熔炼的条件包括：钢液温度为1250～1750℃；熔炼室工作状态下的真空度为0.1pa以下，更优选为0.05～0.1pa。
12、示例的，所述真空感应熔炼的浇注真空电极棒的规格为φ250mm。
13、进一步优选的，步骤s1中，所述电渣重熔的条件包括：熔速为3.5～4.8kg/min。
14、示例的，所述电渣重熔的电极棒的规格为φ250mm，要求表面磨光，平头，不得有黑皮、重皮、毛刺及磨热变蓝等现象，缩孔必须清理干净；结晶器的规格为φ420mm。
15、进一步优选的，步骤s1中，所述真空电弧炉重熔的条件包括：熔速为3.3～3.8kg/min；采用氦气冷却以增加凝固速率，氦气压力为300～720pa。
16、示例的，所述真空电弧炉重熔的电极表面不允许有横向裂纹，除掉夹渣、锈等杂质，干燥，表面不得氧化；电极底部平整，干燥，缩孔内不得有液体或夹渣存在；假电极和电极的焊接必须牢固；结晶器的规格为φ508mm。
17、示例的，所述真空电弧炉重熔结束后，还包括扩散退火，以得到均匀化的钢锭；将所述钢锭加热(所述加热的温度为1080～1120℃)后，进行后续锻造。
18、优选的，步骤s2中，所述锻造的每火次变形量为55％～60％。
19、优选的，步骤s2中，1个镦拔包括连续3～4次镦粗和1次拔长，相邻2次镦粗之间静置8～12s。
20、本专利技术通过对镦拔条件的设置，可以进一步防止锻坯心部升温过高导致混晶。
21、优选的，步骤s3中，所述拔长的每火次变形量为35％～40％。
22、需要说明的是，步骤s3中切后，可以得到2个用于变截面锻造的棒材。
23、优选的，步骤s2中，所述锻坯的回炉温度为1060～1100℃；步骤s3中，所述棒材的回炉温度为1040～1080℃；步骤s4中，所述变截面棒材的回炉温度为980～1050℃。
24、优选的，步骤s4中，所述变截面锻造的相邻2火次拔长中，前一火次的变截面棒材的中间变形段和小圆棒材经拔长成为后一火次的变截面棒材的小圆棒材，前一火次的变截面棒材的大圆棒材经拔长成为后一火次的变截面棒材的大圆棒材和中间变形段。
25、优选的，步骤s4中，所述大圆棒材的每火次变形量为30％～50％，所述小圆棒材的每火次变形量为40％～60％，所述中间变形段的每火次变形量为30％～55％。
26、本专利技术通过限定大圆棒材、小圆棒材和中间变形段每火次的变形量，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤S4中，所述变截面锻造的相邻2火次拔长中，前一火次的变截面棒材的中间变形段和小圆棒材经拔长成为后一火次的变截面棒材的小圆棒材，前一火次的变截面棒材的大圆棒材经拔长成为后一火次的变截面棒材的大圆棒材和中间变形段。
3.如权利要求1或2所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤S4中，所述大圆棒材的每火次变形量为30％～50％，所述小圆棒材的每火次变形量为40％～60％，所述中间变形段的每火次变形量为30％～55％。
4.如权利要求1或2所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤S4中，所述大圆棒材的每火次压下速率为100％，所述小圆棒材的每火次压下速率为65％～70％，所述中间变形段的每火次压下速率为65％～70％。
5.如权利要求1所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤S2中，所述锻造的每火次变形量为55％～60％；和
6.如权利要求1所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤S2中，所述锻坯的回炉温度为1060～1100℃；步骤S3中，所述棒材的回炉温度为1040～1080℃；步骤S4中，所述变截面棒材的回炉温度为980～1050℃。
7.如权利要求1所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤S2～S4中，所述棒材和所述变截面棒材出炉后，两端均包陶瓷纤维进行保温；和/或
8.如权利要求1所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤S1中，所述三联冶炼包括真空感应熔炼、电渣重熔和真空电弧炉重熔；
9.一种变截面In718合金棒材，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的变截面In718合金棒材的快锻变形方法制备得到。
10.如权利要求9所述的变截面In718合金棒材，其特征在于，所述变截面In718合金棒材的大圆棒材的直径为240～270mm，长度为300～500mm；所述变截面In718合金棒材的小圆棒材的直径为130～170mm，长度为1300～1700mm；所述变截面In718合金棒材的过渡段棒材的直径为140～180mm，长度为80～120mm。
...【技术特征摘要】
1.一种变截面in718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的变截面in718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤s4中，所述变截面锻造的相邻2火次拔长中，前一火次的变截面棒材的中间变形段和小圆棒材经拔长成为后一火次的变截面棒材的小圆棒材，前一火次的变截面棒材的大圆棒材经拔长成为后一火次的变截面棒材的大圆棒材和中间变形段。
3.如权利要求1或2所述的变截面in718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤s4中，所述大圆棒材的每火次变形量为30％～50％，所述小圆棒材的每火次变形量为40％～60％，所述中间变形段的每火次变形量为30％～55％。
4.如权利要求1或2所述的变截面in718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤s4中，所述大圆棒材的每火次压下速率为100％，所述小圆棒材的每火次压下速率为65％～70％，所述中间变形段的每火次压下速率为65％～70％。
5.如权利要求1所述的变截面in718合金棒材的快锻变形方法，其特征在于，步骤s2中，所述锻造的每火次变形量为55％～60％；和/或
6.如权利要求1所述的变...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁增帅，栾吉哲，韩守业，高雷，李爱民，李宁，闫森，李本朋，冯文静，
申请(专利权)人：中航上大高温合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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