技术领域
[0001] 本申请涉及哈氏合金锻件技术领域,尤其涉及一种哈氏合金锻件及其制备方法。
相关背景技术
[0002] C‑276哈氏合金锻件作为一种高性能的工程材料,广泛应用于化工、海洋工程、电子、航空航天以及医疗器械等领域。其优异的抗腐蚀性能、高强度和良好的加工性使得它在各种极端环境下都能保持稳定的性能。
[0003] 但是高合金化的钢材不仅存在偏析,并且在压力加工时容易产生开裂,进而对锻造件后续加工以及性能产生不利的影响。对金属可锻性影响较大的因素为金属本身的塑性,塑性越好,锻打时越不容易开裂。金属的塑性与金属的组织密切相关,晶粒越细小、组织越均匀塑性就越好。同时,金属材料在压力加工时,能改变形状而不产生裂纹的性能,则需要降低它的变形抗力。因此,塑性越好,变形抗力越小,则金属的可锻性好,反之则差。需要一种哈氏合金锻件的制备方法,减少锻造过程中偏析带来的不利影响,提高塑性,降低变形抗力,对发展C‑276合金至关重要。
具体实施方式
[0036] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0037] 本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在;应当理解,以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁,不应理解为对本申请范围的硬性限制;因此,应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如,应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围,例如从1到3,从1到4,从1到5,从2到4,从2到6,从3到6等,以及所述范围内的单一数字,例如1、2、3、4、5及6,此不管范围为何皆适用。另外,每当在本文中指出数值范围,是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0038] 在本申请中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外,在本申请说明书的描述中,术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中,“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况。其中A,B可以是单数或者复数。在本文中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,“a,b,或c中的至少一项(个)”,或,“a,b,和c中的至少一项(个)”,均可以表示:a,b,c,a‑b(即a和b),a‑c,b‑c,或a‑b‑c,其中a,b,c分别可以是单个,也可以是多个。“份数表示法”如重量份、质量份等表示的是各组分之间比例关系。
[0039] 除非另有特别说明,本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0040] 哈氏合金(Hastelloy)是一种镍基合金。它主要用于抵抗各种腐蚀环境,是一种高性能的耐腐蚀合金。其发展源于工业领域对能够在恶劣化学环境下长期稳定工作的材料的迫切需求。本申请实施例侧重于哈氏合金C‑276,C‑276是C系列中较为著名的一种,C系列合金对氧化和还原环境的腐蚀性介质都有良好的耐受性,是一种全能型的耐腐蚀合金。其化学成分的合理搭配使得它在多种化学介质的复杂环境中,如化工生产中的混合酸、含氯溶液等,都能保持较低的腐蚀速率。
[0041] C‑276是一种合金化程度高的合金,其热加工区间很窄,锻造难度大。第一方面,本申请实施例提供了一种哈氏合金锻件的制备方法,图1为本申请实施例提供的一种哈氏合金锻件的制备方法的流程示意图;请参见图1,所述方法包括:
[0042] S1、在第一设定条件下,将具有设定化学成分的红转铸锭进行去应力处理;
[0043] 在一些实施方式中,所述第一设定条件包括:温度为1100℃~1120℃,时间为1h~2h。
[0044] 在本申请实施例中,第一设定条件包括:温度可以为1100℃~1120℃,时间可以为1h~2h,充分实现降低铸锭的头部元素富集和缩孔收缩,以及降低铸锭的底部热应力集中;
若第一设定条件中的温度高于1120℃或时间长于2h,可能会加剧铸锭的晶粒长大,增加后续锻造难度;若第一设定条件中的温度低于1100℃或时间短于1h,可能加速铸锭头部元素富集和缩孔加深。示例性的,该温度可以为1100℃、1102℃、1104℃、1106℃、1108℃、1110℃、1112℃、1114℃、1116℃、1118℃、1120℃等;时间可以为1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2.0h等。
[0045] 在一些实施方式中,所述在第一设定条件下,将具有设定化学成分的红转铸锭进行去应力处理,包括:
[0046] 将原料(镍板、钼条、钨铁、金属铬、纯铁、电解锰、钒铁)依次进行真空感应熔炼和电渣重熔,得到具有设定化学成分的红转铸锭;
[0047] 在第一设定条件下,将具有设定化学成分的所述红转铸锭进行去应力处理。
[0048] 在本申请实施例中,真空感应熔炼是在真空环境下,利用电磁感应原理使金属原料产生感应电流,进而产生热量将原料熔化的一种熔炼方法。真空感应熔炼能生产出高纯度、高质量的液态金属,为后续获得优质铸锭提供良好基础。电渣重熔是利用电流通过液态渣池时产生的电阻热来熔化自耗电极(由真空感应熔炼得到的金属铸锭或坯料制成),并在水冷结晶器的作用下,使熔化的金属液重新凝固成铸锭的过程。电渣重熔能显著提高铸锭的纯净度和致密度,改善铸锭的内部组织结构,使铸锭的晶粒更加细化、均匀,从而提升铸锭的综合性能。
[0049] 在一些实施方式中,所述设定化学成分包括:Mo、Cr、Fe、W、C、Mn、Si、Co、V,以及基体元素Ni;其中,以质量份计,
[0050] Mo为15.0份~17.0份,Cr为14.5份~16.5份,Fe为4.0份~7.0份,W为3.0份~4.5份,C为≤0.02份,Mn为≤1.0份,Si为≤0.08份,Co为≤2.5份,V为≤0.35份。
[0051] 在本申请实施例中,合理设计设定化学成分,从而保证哈氏合金的力学性能,而该设定化学成分针对于C‑276哈氏合金。示例性的,该Mo可以为15.0份、16.0份、17.0份等;Cr可以为14.5份、15.5份、16.5份等;Fe可以为4.0份、5.0份、6.0份、7.0份等;W可以为3.0份、3.5份、4.0份、4.5份等;C可以为0.02份、0.015份、0.01份等;Mn可以为1.0份、0.9份、0.8份等;Si可以为0.08份、0.07份、0.06份等;Co可以为2.5份、2.4份、2.3份等;V可以为0.35份、
0.34份、0.33份等。
[0052] S2、将去应力处理后的所述铸锭进行均质化处理;
[0053] 在一些实施方式中,所述均质化处理包括第一均质化处理和第二均质化处理;其中,
[0054] 第一均质化处理的工艺参数包括:温度为1120℃~1150℃,时间为1h~2h;
[0055] 第二均质化处理的工艺参数包括:温度为1150℃~1180℃,时间为3h~4h。
[0056] 在本申请实施例中,第一均质化处理的工艺参数包括:温度可以为1120℃~1150℃,时间可以为1h~2h,尽可能消除M6C碳化物。若该第一均质化处理的工艺参数中的温度高于1150℃或时间长于2h,可能会使碳化物回熔,但晶粒变大,增加后续锻造加工难度;若该第一均质化处理的工艺参数中的温度低于1120℃或时间短于1h,可能会M6C碳化物未全部消除,容易导致碳化物集聚晶界,引发铸锭开裂。示例性的,该第二均质化处理的工艺参数温度可以为1120℃、1130℃、1140℃、1150℃等;时间可以为1h、1.2h、1.5h、1.6h、1.8h、2h等。
[0057] 第二均质化处理的工艺参数包括:温度可以为1150℃~1180℃,时间可以为3h~4h,尽可能消除脆性的晶间沉淀物μ相。若该第二均质化处理的工艺参数中的温度高于1180℃或时间长于4h,可能虽使脆性的晶间沉淀物μ相回溶,但晶粒进一步变大,增加后续锻造难度;若该第二均质化处理的工艺参数中的温度低于1150℃或时间短于3h,可能会使得脆性的晶间沉淀物μ相没有消除,引发铸锭开裂。示例性的,该第二均质化处理的工艺参数中,温度可以为1150℃、1160℃、1170℃、1180℃等;时间可以为3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4h等。
[0058] S3、将均质化处理后的所述铸锭多次进行锻造处理,得到锻件;
[0059] 在一些实施方式中,多次所述锻造处理的工艺参数包括:终锻温度为≥1050℃;
[0060] 回炉补温温度为1150℃~1180℃,回炉补温时间为40min~60min。
[0061] 在本申请实施例中,终锻温度可以为≥1050℃,可以减少μ相和碳化物快速在晶界析出,使得铸锭处于锻造热加工区域;若终锻温度低于1050℃,可能会使得铸锭快速产生μ相和碳化物,直接降低合金的热加工塑性,诱发开裂。示例性的,该终锻温度可以为1050℃、1055℃、1060℃、1065℃、1070℃等。
[0062] 回炉补温是为了使金属材料在经过一定的锻造变形后,能够恢复到合适的锻造温度区间,再次进行锻造操作。回炉补温温度可以为1150℃~1180℃,回炉补温时间可以为40min~60min,尽可能回溶μ相和碳化物,减轻甚至消除元素偏析,提高铸锭其热加工塑性。
若该回炉补温温度高于1180℃或时间长于60min,可能促使铸锭的内部晶粒长大;若该回炉补温温度低于1150℃或时间短于40min,可能会使得大量μ相和碳化物析出,错失较窄加工区间,铸锭诱发开裂。示例性的,该回炉补温温度可以为1150℃、1160℃、1170℃、1180℃等;
回炉补温时间可以为40min、45min、50min、55min、60min等。
[0063] 多次锻造能够逐步改善金属材料的组织结构和性能:第一次锻造可以初步改变材料的形状,使其朝着最终产品的轮廓发展,同时破碎原始铸态组织中的粗大晶粒,使组织初步细化。随着后续锻造次数的增加,材料内部的组织不断得到优化,杂质和缺陷进一步被消除或分散,内部应力分布更加均匀。锻造的次数可以为3~5。
[0064] S4、在第二设定条件下,将所述锻件进行热处理,以均匀所述锻件的锻打区域热量分布,得到哈氏合金锻件。
[0065] 在一些实施方式中,所述第二设定条件包括:温度为1120℃~1150℃,时间为1h~2h。
[0066] 在本申请实施例中,第二设定条件包括:温度可以为1120℃~1150℃,时间可以为1h~2h,均质化处理后的铸锭多次进行锻造处理,并针对锻打区域热量分布不均,通过锻后热处理,降低热量差区域,从而降低铸锭空冷过程中部分应力集中导致的开裂。若该第二设定条件的温度高于1150℃或时间长于2h,可能导致锻件的晶粒长大,影响下一步轧制工艺;
若该第二设定条件的温度低于1120℃或时间短于1h,可能存在未能消除的部分应力,引发锻件开裂。示例性的,该第二设定条件中,温度可以为1120℃、1130℃、1140℃、1150℃等;时间可以为1h、1.2h、1.3h、1.5h、1.7h、1.8h、2h等。
[0067] 在一些实施方式中,所述哈氏合金锻件满足如下力学性能:拉伸强度为≥760MPa,屈服强度为≥355MPa,延伸率为≥40%,硬度为28HRC~36HRC。
[0068] 本申请实施例提供的哈氏合金锻件的制备方法,具有以下优势:
[0069] 1、热应力和元素偏析的减少:去应力处理从源头缓解了铸锭初始的应力和元素分布不均问题,均质化处理进一步优化了元素分布并细化晶粒,多次锻造过程中虽会产生新的应力但同时也不断改善组织结构,而最后的锻后热处理又对锻造产生的热量分布不均及应力集中进行调整。这几个步骤相互配合,有效减少了铸锭在整个制备过程中的热应力积累以及元素偏析现象;
[0070] 2、析出相的回溶与晶粒的优化:均质化处理通过高温作用使一些析出相(如M6C碳化物等)回溶到基体中,锻造过程中的高温和大变形量促进了晶粒的破碎和变形,而后续热处理则有助于晶粒的回复再结晶,使得晶粒在经过一系列处理后更加细小、均匀,最大程度地优化了晶粒结构;
[0071] 3、加工变形抗力的降低与组织细化:上述多个步骤协同作用,使得铸锭内部的组织结构不断细化,原本粗大的晶粒以及不均匀的组织变得更加均匀细小,这就降低了材料在后续加工过程中的变形抗力,更有利于进行进一步的加工操作,同时细化的组织也为提高锻件的综合性能奠定了基础;
[0072] 4、性能关联分析:通过减少热应力和元素偏析、优化晶粒结构以及降低加工变形抗力等多方面的协同效果,最终提高了哈氏合金锻件的塑性。热应力和元素偏析的减少避免了因局部应力集中和成分不均匀导致的材料过早失效,优化的晶粒结构使材料在受力变形时,晶界能够更好地协调变形,阻碍裂纹的产生和扩展,而较低的加工变形抗力意味着材料在塑性变形过程中更易于发生均匀的变形,不易出现局部过度变形而开裂的情况,综合起来显著提升了锻件的塑性,使其在后续的使用中能够更好地承受各种外力作用而不发生破坏。
[0073] 第二方面,本申请实施例提供了一种哈氏合金锻件,所述哈氏合金锻件由第一方面任意一项实施例所述的方法制备得到。
[0074] 该哈氏合金锻件是基于上述哈氏合金锻件的制备方法来实现,该哈氏合金锻件的制备方法的具体步骤可参照上述实施例,由于该哈氏合金锻件采用了上述实施例的部分或全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
[0075] 下面结合具体的实施例,进一步阐述本申请。应理解,这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准,则按照通用的国际标准、常规条件或按照制造厂商所建议的条件进行。
[0076] 实施例1
[0077] 一种哈氏合金C‑276锻件的制备方法,包括:
[0078] 将原料依次进行真空感应熔炼和电渣重熔,得到具有设定化学成分的红转铸锭;设定化学成分,以质量百分比计,由以下成分组成:Mo:16.2%,Cr:16.1%,Fe:5.4%,W:
3.9%,C:0.012%,Mn:0.06%,Si:0.06%,Co:1.8%,V:0.27%,余量为Ni,其余为不可避免的杂质元素;
[0079] 图2为本申请实施例1提供的C‑276合金中电渣重熔铸锭内部温度场示意图;请参见图2,重熔钢锭内部组织凝固过程中,底部由于最快冷却,存在较大的温度梯度,残存热应力很大;钢锭头部由于最后凝固,易存在缩孔以及元素偏析;
[0080] 在第一设定条件下,将具有设定化学成分的红转铸锭进行去应力处理;第一设定条件为温度1120℃,时间1h;
[0081] 将去应力处理后的铸锭进行均质化处理;第一均质化处理:温度为1150℃,时间为2h;第二均质化处理:温度为1180℃,时间为4h。图3为本申请实施例1提供的C‑276合金中DSC差热分析图;请参见图3,开始析出(onset),结束析出(onset),最大析出量的析出温度(peak maximum),DSC差热分析图可以观测到C‑276合金在1163℃~1288℃内容易有析出相析出,因此通过均质化处理,使得铸锭中的μ相和碳化物回溶。
[0082] 将均质化处理后的铸锭多次进行锻造处理,得到锻件;终锻温度为1063℃;具体为:其中第一锻造变形量为30%,锻打过程从圆柱转十六方,避免出现尖锐角度,减少因局部温差大而造成的角裂。棒料在1053℃时,放回到1180℃炉中补温,保温40min。第二锻造变形量为20%,锻打过程延续十六方变十六方。棒料在1050℃时,放回到1180℃炉中补温,保温40min。第三锻造变形量为18%,锻打过程从十六方变圆。
[0083] 在第二设定条件下,将锻件进行热处理,以均匀所述锻件的锻打区域热量分布,得到哈氏合金锻件;第二设定条件为温度为1150℃,时间为1h。
[0084] 锻件进行热处理后空冷表面无明显裂纹,锻件尺寸Φ120×400mm。图4为本申请实施例1提供的C‑276合金中锻造组织EBSD形貌图;请参见图4,EBSD形貌图直观观测到,锻后晶粒尺寸为18μm~23μm。
[0085] 实施例2
[0086] 一种哈氏合金C‑276锻件的制备方法,包括:
[0087] 将原料依次进行真空感应熔炼和电渣重熔,得到具有设定化学成分的红转铸锭;设定化学成分,以质量百分比计,由以下成分组成:Mo:15.6%,Cr:16.1%,Fe:4.5%,W:
3.8%,C:0.010%,Mn:0.07%,Si:0.07%,Co:1.3%,V:0.31,余量为Ni,其余为不可避免的杂质元素;
[0088] 在第一设定条件下,将具有设定化学成分的红转铸锭进行去应力处理;第一设定条件为温度1120℃,时间1.5h;
[0089] 将去应力处理后的铸锭进行均质化处理;第一均质化处理:温度为1150℃,时间为2h;第二均质化处理:温度为1170℃,时间为3.5h;
[0090] 将均质化处理后的铸锭多次进行锻造处理,得到锻件;终锻温度为1057℃;具体为:第一锻造变形量为25%,锻打过程从圆柱转十六方,避免出现尖锐角度,减少因局部温差大而造成的角裂。棒料在1075℃时,放回到1170℃炉中补温,保温50min。第二锻造变形量为25%,锻打过程延续十六方变十六方。棒料在1082℃时,放回到1170℃炉中补温,保温50min。第三锻造变形量为18%,锻打过程从十六方变圆。
[0091] 在第二设定条件下,将锻件进行热处理,以均匀所述锻件的锻打区域热量分布,得到哈氏合金锻件;第二设定条件为温度为1130℃,时间为1.5h。
[0092] 锻件进行热处理后空冷表面无明显裂纹,锻件尺寸Φ120×400mm。锻后晶粒尺寸为20μm~25μm。
[0093] 实施例3
[0094] 一种哈氏合金C‑276锻件的制备方法,包括:
[0095] 将原料依次进行真空感应熔炼和电渣重熔,得到具有设定化学成分的红转铸锭;设定化学成分,以质量百分比计,由以下成分组成:Mo:16.3%,Cr:15.9%,Fe:4.1%,W:
3.7%,C:0.014%,Mn:0.06%,Si:0.08%,Co:1.45%,V:0.36%,余量为Ni,其余为不可避免的杂质元素;
[0096] 在第一设定条件下,将具有设定化学成分的红转铸锭进行去应力处理;第一设定条件为温度1120℃,时间2h;
[0097] 将去应力处理后的铸锭进行均质化处理;第一均质化处理:温度为1120℃,时间为1h;第二均质化处理:温度为1160℃,时间为3h;
[0098] 将均质化处理后的铸锭多次进行锻造处理,得到锻件;终锻温度为1061℃;具体为:第一锻造变形量为20%,锻打过程从圆柱转十六方,避免出现尖锐角度,减少因局部温差大而造成的角裂。棒料在1100℃时,放回到1160℃炉中补温,保温50min。第二锻造变形量为18%,锻打过程延续十六方变十六方。棒料在1095℃时,放回到1160℃炉中补温,保温50min。第三锻造变形量为18%。棒料在1051℃时,放回到1160℃炉中补温,保温50min。第四锻造变形量为20%,锻打过程从十六方变圆;
[0099] 在第二设定条件下,将锻件进行热处理,以均匀所述锻件的锻打区域热量分布,得到哈氏合金锻件;第二设定条件为温度为1140℃,时间为2h。
[0100] 锻件进行热处理后空冷表面无明显裂纹,锻件尺寸Φ120×400mm。锻后晶粒尺寸为23μm~27μm。
[0101] 对比例1
[0102] 一种哈氏合金C‑276锻件的制备方法,包括:
[0103] 冶炼过程:将烘干的原料经过真空感应熔炼、电渣重熔得到红转铸锭;C‑276合金红转铸锭的化学成分为:Mo:15.8%,Cr:16.1%,Fe:5.1%,W:3.6%,C:0.013%,Mn:0.06%,Si:0.08%,Co:1.23%,V:0.33%,余量为Ni,其余为不可避免的杂质元素;
[0104] 无去应力:C‑276合金红转铸锭直接出炉空冷。
[0105] 均质化处理:将上述步骤中C‑276合金装入加热炉中,C‑276合金升温至1100℃,保温1h;再升温至1150℃,保温3h;
[0106] 锻造:多次锻造,终锻温度不低于1050℃。其中第一锻造变形量为20%。棒料在1101℃时,放回到1150℃炉中补温,保温40min。第二锻造变形量为18%,锻打过程延续十六方变十六方。棒料在1055℃时,放回到1150℃炉中补温,保温40min。第三锻造变形量为
16%。棒料在1062℃时,放回到1150℃炉中补温,保温40min。第四锻造变形量为16%。棒料在1071℃时,放回到1150℃炉中补温,保温60min。第五锻造变形量为12%,锻打过程从十六方变圆。
[0107] 锻后热处理:将锻后C‑276合金升温至1120℃,保温1h。
[0108] 锻后热处理冷却后坯料表面无明显裂纹,锻件尺寸Φ120×400mm。图5为本申请对比例1提供的C‑276合金中锻造组织EBSD形貌图;请参见图5,晶粒尺寸为40~50μm。
[0109] 对比例2
[0110] 一种哈氏合金C‑276锻件的制备方法,包括:冶炼过程:将烘干的原料经过真空感应熔炼、电渣重熔得到红转铸锭;C‑276合金红转铸锭的化学成分为:Mo:15.9%,Cr:16.1%,Fe:4.6%,W:3.9%,C:0.008%,Mn:0.065%,Si:0.06%,Co:1.13%,V:0.29%,余量为Ni,其余为不可避免的杂质元素;
[0111] 去应力:C‑276合金红转铸锭升温至1120℃,保温1h。
[0112] 均质化处理:将上述步骤中C‑276合金续装,C‑276合金升温至1110℃,保温1h;再升温至1140℃,保温2h;
[0113] 锻造:多次锻造,终锻温度不低于1050℃。其中第一锻造变形量为18%。棒料在1112℃时,放回到1150℃炉中补温,保温60min。第二锻造变形量为18%,锻打过程延续十六方变十六方。棒料在1075℃时,放回到1150℃炉中补温,保温60min。第三锻造变形量为
18%。棒料在1054℃时,放回到1150℃炉中补温,保温60min。第四锻造变形量为12%。棒料在1066℃时,放回到1150℃炉中补温,保温60min。第五锻造变形量为10%,锻打过程从十六方变圆。
[0114] 锻后热处理:将锻后C‑276合金升温至1120℃,保温1h。
[0115] 锻后热处理冷却后坯料表面无明显裂纹,锻件尺寸Φ120×400mm。图6为本申请对比例2提供的C‑276合金中锻造组织EBSD形貌图;请参见图6,晶粒尺寸为30μm~40μm。
[0116] 对比例3
[0117] 一种哈氏合金C‑276锻件的制备方法,包括:冶炼过程:将烘干的原料经过真空感应熔炼、电渣重熔得到红转铸锭;C‑276合金红转铸锭的化学成分为:Mo:16.1%,Cr:16.3%,Fe:4.4%,W:3.7%,C:0.009%,Mn:0.059%,Si:0.07%,Co:1.08%,V:0.32%,余量为Ni,其余为不可避免的杂质元素;;
[0118] 去应力:C‑276合金红转铸锭升温至1120℃,保温1h。
[0119] 均质化处理:将上述步骤中C‑276合金续装,C‑276合金升温至1120℃,保温1h;再升温至1150℃,保温3h;
[0120] 锻造:多次锻造,终锻温度不低于1050℃。其中第一锻造变形量为25%。棒料在1063℃时,放回到1150℃炉中补温,保温50min。第二锻造变形量为18%,锻打过程延续十六方变十六方。棒料在1069℃时,放回到1150℃炉中补温,保温50min。第三锻造变形量为
18%。棒料在1062℃时,放回到1150℃炉中补温,保温50min。第四锻造变形量为18%。棒料在1054℃时,放回到1150℃炉中补温,保温50min。第五锻造变形量为10%,锻打过程从十六方变圆。
[0121] 锻后无热处理:将上述步骤锻后铸锭不经过锻后热处理。
[0122] 锻造后空冷,冷却后表面无明显裂纹,锻件尺寸Φ120×400mm。图7为本申请对比例3提供的C‑276合金中锻造组织EBSD形貌图;请参见图7,晶粒尺寸为25μm~30μm。
[0123] 实施例1~3和对比例1~3所制备得到的哈氏合金C‑276的性能数据,结果如表1所示:
[0124] 表1性能测试数据
[0125]项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
断后延伸率/% 45 42.5 40.3 26 32 29
硬度/HRC 30 32 36 47 41 45
拉伸强度MPa 885 914 956 1150 1013 1059
屈服强度MPa 619 641 675 805 709 742
[0126] 硬度是衡量金属材料软硬程度的一个力学性能指标,它表示金属表面上的局部体积内抵抗变形的能力。金属材料的各种硬度值之间、硬度值与强度值之间具有近似的相应关系,一般地说,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,其硬度值也越高,反之亦然。
[0127] 实施例1~3相比较,合理范围内冶炼、去应力、均质化处理、锻造以及锻后热处理有助于得到延伸率高,塑性好的C‑276合金。与实施例1对比,实施例2、3减少锻后钢锭热处理时间,可以牺牲延伸率而增加硬度,但范围仍在标准之内。实施例与对比例相对比,未去应力(对比例1)、较低温度和较短时间锻前热处理导致增加火锻次数(对比例2)、未锻后热处理(对比例3),这些对比例导致工艺工程中需增加多次火锻,增加成本,延伸率小,抗变形力增加,硬度增加,塑性低。与实施例1对比,对比例1的C‑276合金未增加去应力过程,增加重熔铸锭头部元素富集和缩孔收缩、底部热应力集中;增加了后续锻造过程中的回火次数,还使得合金延伸率最差,硬度最高,组织晶粒尺寸最大(40~50μm)。与实施例1对比,对比例2的C‑276合金具有较低温度和较短时间锻前热处理,均质化时间短,增加μ相和碳化物在晶界析出几率,进而增加了后续锻造过程中的回火次数,影响铸锭硬度和塑性,组织晶粒尺寸较大(30‑40μm)。与实施例1对比,对比例3的C‑276合金未锻后热处理,锻打区域热量分布不均,增加铸锭空冷过程中部分应力集中,硬度增加,塑性降低,组织晶粒尺寸较大(20‑30μm)。因此,合适的去应力、均质化处理、锻造压下量以及锻后热处理,可以减少铸锭热应力和元素偏析,最大程度回溶析出相,促进晶粒回复再结晶,降低加工变形抗力,细化组织,提高C‑276合金塑性。
[0128] 本申请实施例中的一个或多个技术方案,至少还具有如下技术效果或优点:
[0129] (1)本申请实施例提供的哈氏合金锻件的制备方法,通过减少铸锭热应力和元素偏析,最大程度回溶析出相,促进晶粒回复再结晶,降低加工变形抗力,细化组织,提高C‑276合金塑性;
[0130] (2)本申请实施例提供的哈氏合金锻件的制备方法,通过合理锻前、锻中、锻后热处理工艺,缩短加热炉长时间高温工作,节能减排,促进企业进一步降本增效。
[0131] 以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。