一种GH4698合金热处理方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种GH4698合金锻件细化晶粒、提高强度及韧性的热处理工艺，其工艺步骤为：在900～1050℃处理至少5小时，冷却；在580～700℃低温时效处理至少15小时，冷却；在710℃～810℃一次高温时效处理至少10小时，冷却。此三道工序结束后锻件强度高、塑性好，但是冲击性能较差，因此最后在780℃～880℃进行最后一次时效，保温较短时间后空冷至室温。此四道工序结束后，锻件的晶粒度保持在5～6级不变，晶粒没有长大，强度及塑性没有损失，但是冲击韧性有较大的提高。本发明专利技术适用于所有生产及使用GH4698锻件的企业单位，可使其锻件满足更高的晶粒细化和高强韧性要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变形高温合金锻件的热处理方法领域，具体地，本专利技术涉及一种GH4698合金、其热处理方法及其用途。
技术介绍
GH4698合金是一种以Y ’相为强化相的沉淀强化型镍基高温合金，是在GH4033合金基础上补充合金化发展而成的。它利用铬、钥等元素进行固溶强化，铝、钛、铌进行时效强化，(Al+Ti+Nb)含量达6.2%，强化程度较高，在500°C 750°C具有较高的强度、良好的塑性以及较好的持久、蠕变、疲劳等性能，广泛用于制造航空发动机涡轮盘、压气机盘、承力环、紧固件等重要这些零件。这些零件大部分属于 关键件，均承受复杂应力。不同的零件因工作条件不同，要求合金的力学性能也不同。前苏联所采用的热处理制度主要有以下两种:(I)标准热处理制度 110(Tll20°C X8h，空冷+1000°C X4h，空冷+775°C X16h，空冷;(2)四段式热处理制度 110(Tll20°C X8h，空冷+1000°C X4h，空冷+775°C X 16h,空冷+700°C X16h，空冷。GH4698合金经标准热处理制度处理后，其抗拉强度、屈服强度、持久强度均较低，但塑性和冲击韧性却高于四段式热处理制度的。而GH4698合金的特大型涡轮盘对性能提出了较高的要求，即涡轮盘的塑性和冲击韧性必须达到标准热处理后的要求，而强度应达到四段式热处理后的要求。但是现有技术对GH4698合金的热处理均不能满足需要。例如秦鹤勇等(GH4698合金的热处理制度，秦鹤勇，焦兰英，张北江，胥国华，钢铁研究学报，第19卷第2期，2007年2月)在现有GH4698合金热处理制度研究的基础上，提出了两种新型的热处理制度:①去除原有热处理制度中的二次固溶；②采用先低温时效，后高温时效的倒双级时效方法。研究了这两种热处理制度对GH4698合金棒材组织和性能的影响。最终得到了一种新型的适合于GH4698合金的热处理制度:1000°C X8h，AC(空冷)+650°C X20h，AC+775°C X16h，AC。采用此热处理工艺进行热处理，虽然晶粒度、强度、塑性值与本专利技术所述方法处理后所得值相当，均为较优值，但其冲击韧性却非常差，几乎不能满足常规要求，即此工艺是在损失韧性的基础上来提高强度及塑性。因此，这就要求进一步探索GH4698合金的热处理制度，以使合金综合性能达到最佳配合。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种GH4698合金的热处理方法，该方法不采用二次固溶处理，而改用一次固溶，然后低温时效后高温时效，共进行3次时效的热处理制度，采用该方法能细化晶粒，提高锻件的综合力学性能，得到较理想的综合性能。所述GH4698合金的热处理方法，包括以下步骤:(I)在900 1050°C处理至少5小时，冷却，使晶界及晶内均析出大Y，相，晶粒度细化至5 6级左右；(2)在580 700°C低温时效处理至少15小时，冷却，此阶段为预备阶段，为后续不同尺寸的析出做准备；(3)在710V 810°C —次高温时效处理至少10小时，冷却，使晶界及晶内均析出较小的相；(4 )在780 V 880 V 二次高温 时效处理至少5小时，冷却，最后晶界及晶内均存在不同尺寸的相，且晶粒度仍保持在5 6级左右。优选地，用于所述热处理方法的GH4698合金的原始晶粒度为5级左右(例如4.5^5.5级)，组织均匀，可以出现个别粗大晶粒等要求优选地，步骤(I)所述处理温度为95(Tl030°C，进一步优选为99(Tl000°C，特别优选为 1000°C。优选地，步骤(I)所述处理时间为7 15小时，进一步优选为8 10小时，特别优选为8小时。优选地，步骤(I)所述冷却为出炉空冷。优选地，步骤(I)所述冷却终点为室温。优选地，步骤(2)所述低温时效处理温度为62(T680°C，进一步优选为64(T650°C，特别优选为650°C。优选地，步骤(2)所述低温时效处理时间为18 32小时，进一步优选为2(T25小时，特别优选为20小时。 优选地，步骤(2 )所述冷却为出炉空冷。优选地，步骤(2)所述冷却终点为室温。优选地，步骤(3)所述高温时效处理温度为74(T800°C，进一步优选为77(T780°C，特别优选为775 °C。优选地，步骤(3)所述高温时效处理时间为13 24小时，进一步优选为16 18小时，特别优选为16小时。优选地，步骤(3 )所述冷却为出炉空冷。优选地，步骤(3)所述冷却终点为室温。优选地，步骤(4)所述高温时效处理温度为79(T840°C，进一步优选为80(T81(TC，特别优选为800°C。优选地，步骤(4)所述高温时效处理时间为7 15小时，进一步优选为8 10小时，特别优选为8小时。优选地，步骤(4 )所述冷却为出炉空冷。特别优选，所述GH4698合金的热处理方法，包括以下步骤:(I)在1000°C处理8小时，出炉空冷至室温；(2)在650°C低温时效处理20小时，出炉空冷至室温；(3)在775°C—次高温时效处理16小时，出炉空冷至室温；(4)在800°C二次高温时效处理8小时，出炉空冷。本专利技术的目的之一在于提供一种GH4698合金，所述GH4698合金由本专利技术所述热处理方法处理。本专利技术的目的之一在于提供一种所述GH4698合金的用途，所述GH4698合金用于制造涡轮盘，特别优选用于制造直径不小于IOOOmm的特大型涡轮盘。采用本专利技术所述热处理方法制备的GH4698合金的塑性和冲击韧性达到标准热处理后的要求，而强度达到四段式热处理后的要求，因此能用于制造直径不小于IOOOmm的特大型涡轮盘。与现有技术相比，本专利技术的优点如下:本专利技术所述的GH4698合金的热处理工艺方法，采用固溶+三次时效，可以有效的控制晶粒的长大；经过本专利技术所述热处理方法处理后，锻件在获得较高的强度、塑性以及细晶粒的同时，其冲击韧性也较高，使其综合性能最佳，满足更高的使用要求。附图说明图1是本专利技术实施例1的热处理方法制 备的GH4698合金的金相组织图。具体实施例方式为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。以下实施例热处理使用的设备为炉温均匀性为±10°C的热处理炉。实施例1(I)加热GH4698锻件到1000°C的温度，到温后并保温8小时，保温结束后出炉空冷至室温；(2)加热GH4698锻件到650°C的温度，到温后并保温20小时，保温结束后出炉空冷至室温；(3)加热GH4698锻件到775°C的温度，到温后并保温16小时，保温结束后出炉空冷至室温；(4)加热GH4698锻件到800°C的温度，到温后并保温8小时，保温结束后出炉空冷至室温。本实施例热处理后的GH4698锻件的显微组织见图1。根据GB/T228-2002的规定对本实施例热处理后得到的GH4698锻件进行力学性能测试，结果如表I所示。实施例2(I)加热GH4698锻件到900°C的温度，到温后并保温15小时，保温结束后出炉空冷至室温；(2)加热GH4698锻件到580°C的温度，到温后并保温30小时，保温结束后出炉空冷至室温；(3)加热GH4698锻件到710°C的温度，到温后并保温20小时，保温结束后出炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GH4698合金的热处理方法，包括以下步骤：（1）在900～1050℃处理至少5小时，冷却；（2）在580～700℃低温时效处理至少15小时，冷却；（3）在710℃～810℃一次高温时效处理至少10小时，冷却；（4）在780℃～880℃二次高温时效处理至少5小时，冷却。

【技术特征摘要】
1.ー种GH4698合金的热处理方法，包括以下步骤 (1)在900 1050°C处理至少5小时，冷却； (2)在580 700°C低温时效处理至少15小时，冷却； (3)在710°C 810°C—次高温时效处理至少10小时，冷却； (4)在780°C 880°C二次高温时效处理至少5小时，冷却。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，作为所述热处理方法原料的GH4698合金的晶粒度为4. 5^5. 5级，特别优选为5级； 优选地，步骤(I)所述处理温度为950 1030で，进ー步优选为990 1000で，特别优选为1OOO0C ； 优选地，步骤(I)所述处 理时间为7 15小时，进ー步优选为8 10小时，特别优选为8小 时； 优选地，步骤(I)所述冷却为出炉空冷； 优选地，步骤(I)所述冷却终点为室温。3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在干，步骤(2)所述低温时效处理温度为620 680で，进ー步优选为640 650で，特别优选为650°C ； 优选地，步骤(2)所述低温时效处理时间为18 32小时，进ー步优选为2(T25小时，特别优选为20小时； 优选地，步骤(2)所述冷却为出炉空冷； 优选地，步骤(2)所述冷却终点为室温。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述高温时效处理温度为740 800で，进ー步优选为770...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉亭，崔慧然，谢伟东，李湘军，
申请(专利权)人：无锡透平叶片有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32