专利名称：一种gh4169合金盘的锤锻工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及锻造领域，特别提供了一种GH4169合金盘的锤锻工艺。
背景技术：
优质GH4169合金是Y 〃相和Y '相时效强化的Ni-Cr-Fe基 高温合金，该合金在低温和65(TC以下具有高的强度、持久性能、 疲劳和蠕变性能；同时它还具有良好的焊接性能和热加工性能。 GH4169合金锻件根据其热加工工艺的不同，可分为GH4169合金普 通锻件，高强锻件和直接时效锻件，某机用优质GH4169合金盘为 高强和直接时效锻件。GH4169合金直接时效和高强压气机盘锻件， 国外在水压机上采用热模锻工艺生产。在发动机研制初期，由于 设备能力和生产条件的限制，只能在3万吨水压机、63T.M和 100T.M对击锤上进行锻造生产，尤其是在63T.M和100T.M对击锤 上进行锻造生产盘形锻件，这在国外还没有生产过，我国在国际 上是首次采用在对击锤上锻造航空发动机盘形锻件。
发明内容
本发明的目的是提供了一种GH4169合金盘的锤锻工艺。 GH4169合金成分及比例为碳0.015—0.060%,铬17—21%,钼2.8 —3.0%，铌5.00—5.55%，钛0.75 — 1.15%，铝0.30—0,70%,镍50.00— 55.00%,余量为铁，钴《1.00%，锰《0.35'硅《0.35。本发明提供了一种GH4169合金盘的锤锻工艺，其特征在于所述的 GH4169合金盘的锤锻工艺是采用包套的方法，在对击锤上进行发动机用优 质GH4169合金高强盘和直接时效盘的锻造，包套是采用低碳钢板和厚的硅 酸铝纤维毡包套，包套前饼坯表面先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包 好后，外层用低碳钢板包；低碳钢延展性好，锻造时不易破套，另外由于 使用了玻璃润滑剂+石棉板+不锈钢的三道保护措施，有效的增加了保温效 果，降低了冷模效应并减少了摩擦阻力。
锻造采用模锻加工工艺，具体如下
高强盘饼坯低温入炉，采用阶梯式加热方法升温，最后加热到规定 的锻造温度进行保温；
直接时效盘饼坯低温入炉，采用阶梯式加热方法升温，最后加热到 规定的锻造温度进行保温；饼坯加热完毕后转移至630KJ对击锤上进行模 锻，转移时间要严格控制在5分钟之内，温降控制在50。C之内，以保证具 有较高的始锻温度，锻锤的打击次数控制在20次到40次，整个锤锻过程 要求一火完成，严格控制终锻温度，避免温度过低或偏高。
所述的GH4169合金盘的锤锻工艺冷却方式为，高强盘锤锻结束后在空 气中冷却；直接时效盘锤锻结束后在水中冷却。
所述的GH4169合金盘的锤锻工艺中的热处理工艺参数如下，
高强盘为
固溶950°C 980°C，保温lh，空冷、油冷或水冷；
时效720°C，保温8h，以5(TC/h速率炉冷至62(TC，保温8h，空冷;
直接时效盘为时效720°C，保温8h,以5(TC/h速率炉冷至620。C，保温8h,空冷。
本发明所述的GH4169合金盘的锤锻工艺，主要对在630KJ对击 锤上锻造的GH4169合金直接时效和高强盘的生产工艺和组织性能 等进行研究。为了保证盘件获得细小的晶粒组织和良好的性能， 必须在较低的温度和采取较大的变形比进行锻造，并且要保证具 有适量的Ni3Nb相。这就必然造成合金的变形温度区间较窄，盘 锻件成型困难。为了保证压气机盘锻件的成型及组织和性能，采 用了包套工艺方法，并采用玻璃润滑剂进行盘锻件的生产，在锻 造时既起到了保温作用，又有利于锻造变形。
为了保证盘锻件的性能，对原材料的成分和组织进行了控制， 控制了原材料中Nb、 S、 0、 N含量，材料的原始组织。对直接时 效和高强压气机盘锻件的锻造工艺进行了研究，影响锻件性能和 组织的锻造工艺参数，主要有加热温度，开锻温度，变形量，变 形速度，终锻温度及锻后冷却等因素。
锤锻工艺生产的GH4169合金直接时效和高强压气机盘具有独 有的特点(1)在对击缍上锻造的GH4169合金盘锻件的晶粒度 细小、均匀，锻件表面与内部差异不大，盘锻件的晶粒度细小、 均匀。(2)由于在对击锤上锻造的GH4169合金盘锻件一个加热火 次多次变形，变形速率高，变形激烈，锻件的强度相对较高，综 合性能较好。
本发明的优点
该技术是采用包套的方法，在对击锤上进行发动机用优质GH4169合金高强压气机盘和直接时效压气机盘锻造的一种方法。该技术采用包套方法， 在一个加热火次内多次变形，变形速率高，变形激烈，变形过程中表面与 内部的变形程度更趋于均匀合理，锻件表面没有明显的因模具表面与变形 金属表面存在摩擦阻力而产生的变形不均匀现象。 一个加热火次变形和变 形速率高有利于金属完成动态再结晶，使盘锻件的晶粒度细小、均匀，同 时锻件能产生较强烈的形变强化效应，因而锻件的强度相对较高，综合性
能较好。该技术是生产高性能GH4169合金盘件的一种有效手段，不仅应用 于某机的高强和直接时效盘的制造上，而且已广泛应用于航空、航天、核 能上，该技术将会得到全面推广应用，具有广阔的应用前景。
具体实施例方式
实施例1
1、高强盘件
模锻用的高强盘饼坯在经过表面处理后采用低碳钢板和硅酸铝纤维毡 包套。包套前先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢
板包。包套完的饼坯在电炉中加热，饼坯的入炉温度不应超过800'C，采用 阶梯式加热方法升温，最后加热到锻造温度进行保温(按饼坯的厚度控制 保温时间)。饼坯达到保温时间后在630KJ对击锤上进行模锻，锤击次数按 要求严格执行。饼坯从出炉到开始锤锻转移时间要尽量縮短，以保证具有 较高的始锻温度，整个锤锻过程要求一火完成，严格控制终锻温度，避免 温度过低或偏高。锤锻结束后盘件在空气中冷却，并将包裹于盘件表面的石棉及钢板清除掉，消除隔热效果。盘件空冷结束后进行热处理，热处理
制度为盘件低温入炉，台阶式升温至95(TC，保温lh，空冷(固溶)；720 。C下保温8h，以50°C/h速率炉冷至620°C ，保温8h，空冷(时效)。 2、直接时效盘件
模锻用的高强盘饼坯在经过表面处理后采用低碳钢板和硅酸铝纤维毡 包套。包套前先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢 板包。包套完的饼坯在电炉中加热，饼坯的入炉温度不应超过80(TC，采用 阶梯式加热方法升温，最后加热到锻造温度进行保温(按饼坯的厚度控制 保温时间)。饼坯达到保温时间后在630KJ对击锤上进行模锻，锤击次数按 要求严格执行。饼坯从出炉到开始锤锻转移时间要尽量縮短，以保证具有 较高的始锻温度，整个锤锻过程要求一火完成，严格控制终锻温度，避免 温度过低或偏高。锤锻结束后盘件迅速转移到水槽中进行水冷，转移过程 中清除掉盘件表面的石棉及钢板。盘件水冷结束后进行时效处理，热处理 制度为盘件低温入炉，升温至72(TC，保温8h，以5(TC/h速率炉冷至620 。C，保温8h，空冷。
实施例2 1、高强盘件
模锻用的高强盘饼坯在经过表面处理后采用低碳钢板和硅酸铝纤维毡 包套。包套前先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢 板包。包套完的饼坯在电炉中加热，饼坯的入炉温度不应超过800'C,采用 阶梯式加热方法升温，最后加热到锻造温度进行保温(按饼坯的厚度控制 保温时间)。饼坯达到保温时间后在630KJ对击锤上进行模锻，锤击次数要求严格执行。饼坯从出炉到开始锤锻转移时间要尽量縮短，以保证具有 较高的始锻温度，整个锤锻过程要求一火完成，严格控制终锻温度，避免 温度过低或偏高。锤锻结束后盘件在空气中冷却，并将包裹于盘件表面的 石棉及钢板清除掉，消除隔热效果。盘件空冷结束后进行热处理，热处理
制度为盘件低温入炉，台阶式升温至970'C，保温lh，空冷(固溶)；720 。C下保温8h，以40/h速率炉冷至62(TC，保温8h，空冷(时效)。 2、直接时效盘件
模锻用的高强盘饼坯在经过表面处理后采用低碳钢板和硅酸铝纤维毡 包套。包套前先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢 板包。包套完的饼坯在电炉中加热，饼坯的入炉温度不应超过80(TC，采用 阶梯式加热方法升温，最后加热到锻造温度进行保温(按饼坯的厚度控制 保温时间)。饼坯达到保温时间后在630KJ对击锤上进行模锻，锤击次数按 要求严格执行。饼坯从出炉到开始锤锻转移时间要尽量縮短，以保证具有 较高的始锻温度，整个锤锻过程要求一火完成，严格控制终锻温度，避免 温度过低或偏高。锤锻结束后盘件迅速转移到水槽中进行水冷，转移过程 中清除掉盘件表面的石棉及钢板。盘件水冷结束后进行时效处理，热处理 制度为盘件低温入炉，升温至72(TC，保温8h，以4(TC/h速率炉冷至620 °C，保温8h，空冷。
实施例3 1、高强盘件
模锻用的高强盘饼坯在经过表面处理后采用低碳钢板和硅酸铝纤维毡 包套。包套前先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢板包。包套完的饼坯在电炉中加热，饼坯的入炉温度不应超过80(TC，采用 阶梯式加热方法升温，最后加热到锻造温度进行保温(按饼坯的厚度控制 保温时间)。饼坯达到保温时间后在630KJ对击锤上进行模锻，锤击次数按 要求严格执行。饼坯从出炉到开始锤锻转移时间要尽量縮短，以保证具有 较高的始锻温度，整个锤锻过程要求一火完成，严格控制终锻温度，避免 温度过低或偏高。锤锻结束后盘件在空气中冷却，并将包裹于盘件表面的 石棉及钢板清除掉，消除隔热效果。盘件空冷结束后进行热处理，热处理 制度为盘件低温入炉，台阶式升温至980'C，保温lh，空冷(固溶)；720 。C下保温8h，以60tVh速率炉冷至620'C，保温8h，空冷(时效)。 2、直接时效盘件
模锻用的高强盘饼坯在经过表面处理后采用低碳钢板和硅酸铝纤维毡 包套。包套前先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢 板包。包套完的饼坯在电炉中加热，饼坯的入炉温度不应超过80(TC，采用 阶梯式加热方法升温，最后加热到锻造温度进行保温(按饼坯的厚度控制 保温时间)。饼坯达到保温时间后在630KJ对击锤上进行模锻，锤击次数按 要求严格执行。饼坯从出炉到开始锤锻转移时间要尽量縮短，以保证具有 较高的始锻温度，整个锤锻过程要求一火完成，严格控制终锻温度，避免 温度过低或偏高。锤锻结束后盘件迅速转移到水槽中进行水冷，转移过程 中清除掉盘件表面的石棉及钢板。盘件水冷结束后进行时效处理，热处理 制度为盘件低温入炉，升温至72(TC，保温8h，以60°C/h速率炉冷至620 °C，保温8h，空冷。
权利要求
1、一种GH4169合金盘的锤锻工艺，其特征在于所述的GH4169合金盘的锤锻工艺是采用包套的方法，在对击锤上进行发动机用优质GH4169合金高强盘和直接时效盘的锻造，包套是采用低碳钢板和厚的硅酸铝纤维毡包套，包套前饼坯表面先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢板包；锻造采用模锻加工工艺，具体如下高强盘饼坯低温入炉，采用阶梯式加热方法升温，最后加热到规定的锻造温度进行保温；直接时效盘饼坯低温入炉，采用阶梯式加热方法升温，最后加热到规定的锻造温度进行保温；饼坯加热完毕后转移至630KJ对击锤上进行模锻，转移时间要严格控制在5分钟之内，温降控制在50℃之内，以保证具有较高的始锻温度，锻锤的打击次数控制在20次到40次，整个锤锻过程要求一火完成，严格控制终锻温度，避免温度过低或偏高。
2、 按照权利要求1所述的GH4169合金盘的锤锻工艺，其特征在于 所述的GH4169合金盘的锤锻工艺冷却方式为，高强盘锤锻结束后在空气中 冷却；直接时效盘锤锻结束后在水中冷却。
3、 按照权利要求所述的GH4169合金盘的锤锻工艺，其特征在于所 述的GH4169合金盘的锤锻工艺中的热处理工艺参数如下，高强盘为固溶950°C 980°C，保温lh,空冷、油冷或水冷；时效720°C,保温8h，以50。C/h速率炉冷至620。C,保温8h，空冷；直接时效盘为时效720°C，保温8h,以50'C/h速率炉冷至62(TC,保温8h，空冷。
全文摘要
一种GH4169合金盘的锤锻工艺，其特征在于所述的GH4169合金盘的锤锻工艺是采用包套的方法，在对击锤上进行发动机用优质GH4169合金高强盘和直接时效盘的锻造，包套是采用低碳钢板和厚的硅酸铝纤维毡包套，包套前饼坯表面先喷涂玻璃润滑剂，用硅酸铝纤维毡包好后，外层用低碳钢板包；本发明的优点一个加热火次变形和变形速率高有利于金属完成动态再结晶，使盘锻件的晶粒度细小、均匀，同时锻件能产生较强烈的形变强化效应，因而锻件的强度相对较高，综合性能较好。已广泛应用于航空、航天、核能上，该技术将会得到全面推广应用，具有广阔的应用前景。
文档编号B21J5/02GK101412066SQ20071015751
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者娜 张, 张绍华, 李国辉, 李晓光, 杨树林, 王健妍, 王照坤, 赵兴东, 邰清安 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司