【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高温合金加工方法，具体涉及一种gh4141合金小规格棒材的制备方法。
技术介绍
1、gh4141合金为一种高合金化的ni-cr-co基沉淀硬化型变形高温合金，在650℃～900℃范围内具有高的拉伸和持久蠕变强度，良好的抗屈服、抗疲劳及抗氧化性能，其微观组织含有mc、m6c、m23c6三种类型碳化物，高温时效处理后得到γ′析出强化相，室温拉伸强度可以达到1200mpa，在变形高温合金中属于强度最高的合金之一，是航空、航天发动机高温零部件叶片、涡轮盘、机匣、燃烧室和导向器等航空发动机热端部件的常选材料。
2、gh4141合金由于总合金强化元素总计高达46％，其中有高达近40％(co+cr+mo)进行固溶强化和碳化物强化，有近5％的铝钛进行时效强化，超高的合金化程度给其加工造成了极大的困难，gh4141合金内部存在枝间晶、碳化析出现象，其合金的变形抗力大、锻造温度区间窄、热加工塑性也较差，成材率较低，是加工难度最大的镍基变形高温合金，曾一度被称为“高温合金之王”。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种gh4141合金小规格棒材的制备方法，使用该方法加工的gh4141合金棒材的碳化物分布均匀，固溶后的组织均匀一致无混晶。
2、本专利技术所采用的技术方案是，gh4141合金小规格棒材的制备方法，具体按照以下步骤实施：
3、步骤1、对gh4141铸锭进行多段台阶式高温均匀化热处理，然后进行8～12火次锻造开坯至规格为φ120mm～φ18
4、步骤2、将开坯锻造后的φ120mm～φ180mm棒材中间一火次轧制至规格为φ50mm～φ70mm；
5、步骤3、将φ50mm～φ70mm中间轧制棒坯表面清伤后，进行一或两火次轧制至规格为φ8mm～φ32mm，再经固溶热处理、时效热处理、矫直、磨削后，得到φ7mm～φ30mm规格的成品棒材。
6、本专利技术的特点还在于：
7、步骤1中的高温均匀化热处理工艺为：在1150℃～1200℃保温不小于50小时，于850℃以下出炉空冷。
8、步骤1中的8～12火次锻造包括4～6火次镦拔、2～4火次拔长、1火次倒棱和1火次摔圆，其中，4～6火次镦拔中至少有两火次轴向镦粗。
9、4～6火次镦拔中：变形量控制在15％～45％，且变形量随火次增大而增大，其中轴向镦粗的变形量不小于25％；第一火次锻造温度为1120℃～1180℃，而后随火次增加逐渐降低至1090℃～1170℃，每火次加热保温4～7小时，终锻温度不低于900℃，锻造后进行空冷。
10、2～4火次拔长中：变形量控制在30％～50％，加热温度1070℃～1150℃，加热保温4～6小时，终锻温度不低于800℃，锻造后进行空冷。
11、倒棱时的变形量控制在10％～30％，摔圆时变形量控制在3％～10％，倒棱和摔圆工序的加热温度为1060℃～1140℃，加热保温3～5小时，终锻温度不低于750℃，锻造后进行空冷。
12、步骤1中，火次中间根据实际锻造温降可进行中间回炉保温；锻造过程中对工模具进行预热，预热温度不低于400℃，且当锻造间歇超过30min时，对工模具进行重新预热；锻造过程中坯料的转移时间控制在90s以内。
13、步骤2具体为：将φ120mm～φ180mm棒材在650可逆轧机或550三辊横列式轧机上轧制至规格为φ50mm～φ70，加热温度为1100℃～1200℃，保温3.5～24小时，轧制道次为6～16次，道次变形量控制在10％～30％，且每道次间隔5s～25s，终温度大于950℃，轧后空冷。
14、步骤3中的轧制工艺为：对于成品直径为φ15mm以下的棒材采用两火轧制，φ15mm以上的棒材采用一火轧制；轧制时加热温度为1100℃～1200℃，保温0.75～3小时，终温度大于950℃，轧后空冷；轧制道次为6～16次，道次变形量控制在10％～25％，且每道次间隔0s～10s。
15、步骤3中：固溶热处理温度为1079℃，保温0.5～1.5小时，空冷；时效热处理温度为760℃，保温15～20小时，空冷。
16、本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术方法通过多段台阶式高温均匀化热处理，消除了合金内部的枝间晶、碳化回溶和元素偏析现象；通过合理的快锻机开坯及轧制变形加工工艺，消除了棒材碳化物条带组织，使碳化物分布更为均匀；通过对变形过程中温度、时间、变形量等要素的精准控制，避免了棒材表面开裂和边心部组织差异。本专利技术通过采用上述方法，提高了gh4141高温合金钢锭热加工塑性，降低了材料的加工难度，提高了棒材的组织和性能的一致性、稳定性，使φ7mm～φ30mm小规格棒材的低倍横、纵向组织及碳化物均分布均匀，固溶后的组织均匀一致无混晶，晶粒度达到8.5～9.0级，同时热处理后的棒材性能满足相应的标准要求。
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1.GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤1中的高温均匀化热处理工艺为：在1150℃～1200℃保温不小于50小时，于850℃以下出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤1中的8～12火次锻造包括4～6火次镦拔、2～4火次拔长、1火次倒棱和1火次摔圆，其中，4～6火次镦拔中至少有两火次轴向镦粗。
4.根据权利要求3所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，4～6火次镦拔中：变形量控制在15％～45％，且变形量随火次增大而增大，其中轴向镦粗的变形量不小于25％；第一火次锻造温度为1120℃～1180℃，而后随火次增加逐渐降低至1090℃～1170℃，每火次加热保温4～7小时，终锻温度不低于900℃，锻造后进行空冷。
5.根据权利要求3所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，2～4火次拔长中：变形量控制在30％～50％，加热温度1070℃～115
6.根据权利要求3所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，倒棱时的变形量控制在10％～30％，摔圆时变形量控制在3％～10％，倒棱和摔圆工序的加热温度为1060℃～1140℃，加热保温3～5小时，终锻温度不低于750℃，锻造后进行空冷。
7.根据权利要求1所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤1中，火次中间根据实际锻造温降可进行中间回炉保温；锻造过程中对工模具进行预热，预热温度不低于400℃，且当锻造间歇超过30min时，对工模具进行重新预热；锻造过程中坯料的转移时间控制在90s以内。
8.根据权利要求1所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤2具体为：将Φ120mm～Φ180mm棒材在650可逆轧机或550三辊横列式轧机上轧制至规格为Φ50mm～Φ70，加热温度为1100℃～1200℃，保温3.5～24小时，轧制道次为6～16次，道次变形量控制在10％～30％，且每道次间隔5s～25s，终温度大于950℃，轧后空冷。
9.根据权利要求1所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤3中的轧制工艺为：对于成品直径为Φ15mm以下的棒材采用两火轧制，Φ15mm以上的棒材采用一火轧制；轧制时加热温度为1100℃～1200℃，保温0.75～3小时，终温度大于950℃，轧后空冷；轧制道次为6～16次，道次变形量控制在10％～25％，且每道次间隔0s～10s。
10.根据权利要求1所述的GH4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤3中：固溶热处理温度为1079℃，保温0.5～1.5小时，空冷；时效热处理温度为760℃，保温15～20小时，空冷。
...【技术特征摘要】
1.gh4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的gh4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤1中的高温均匀化热处理工艺为：在1150℃～1200℃保温不小于50小时，于850℃以下出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的gh4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，步骤1中的8～12火次锻造包括4～6火次镦拔、2～4火次拔长、1火次倒棱和1火次摔圆，其中，4～6火次镦拔中至少有两火次轴向镦粗。
4.根据权利要求3所述的gh4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，4～6火次镦拔中：变形量控制在15％～45％，且变形量随火次增大而增大，其中轴向镦粗的变形量不小于25％；第一火次锻造温度为1120℃～1180℃，而后随火次增加逐渐降低至1090℃～1170℃，每火次加热保温4～7小时，终锻温度不低于900℃，锻造后进行空冷。
5.根据权利要求3所述的gh4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，2～4火次拔长中：变形量控制在30％～50％，加热温度1070℃～1150℃，加热保温4～6小时，终锻温度不低于800℃，锻造后进行空冷。
6.根据权利要求3所述的gh4141合金小规格棒材的制备方法，其特征在于，倒棱时的变形量控制在10％～30％，摔圆时变形量控制在3％～10％，倒棱和摔圆工序的加热温度为1060℃～1140℃，加热保温3～5...
【专利技术属性】
技术研发人员：田成，董卫选，武志成，付航涛，孙小平，曹国鑫，付保全，王凯旋，杜予晅，刘向宏，冯勇，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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