一种采用两段阶梯应变速率工艺细化gh4169合金锻件晶粒组织的方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用两段阶梯应变速率工艺细化GH4169合金锻件晶粒组织的方法。该方法包括如下步骤：(1)将固溶态合金锻坯进行预处理，工艺为：将锻坯加热至900℃～940℃，保温20～25小时后淬火；(2)将锻坯加热至变形温度970℃～1010℃，保温至锻坯温度均匀后，采用两阶段阶梯应变速率工艺对坯料施加变形：第一阶段的应变速率为0.01s?1～0.1s?1，变形量为20％～35％，第二阶段的应变速率为0.005s?1～0.001s?1，两阶段的总变形量为50％～70％；(3)淬火。本发明能够以相对较小的变形量达到细化GH4169合金晶粒组织的目的，为锻件的品质跃升提供了新技术。
【专利说明】
-种采用两段阶梯应变速率工艺细化GH4169合金锻件晶粒组 织的方法
技术领域：
[0001] 本发明属于锻造技术领域，设及一种采用两段阶梯应变速率工艺细化GH4169合金 锻件晶粒组织的方法。
【背景技术】：
[0002] 細4169合金一种W 丫"相(化3抓)和丫'相(NisAlTi)为强化相的儀基高溫合金，其 在-253~700°C溫度范围内具有良好的综合性能，特别是在650°CW下具有很高的强度、良 好的抗疲劳、抗蠕变、抗氧化、耐腐蚀性能。因此，GH4169合金广泛应用于制造各种形状复 杂、性能要求特别高的航空、航天零部件。
[0003] 采用锻造等热变形工艺生产GH4169合金锻件的一种重要目标是细化其初始粗大 晶粒组织。在锻造等热变形过程中，动态再结晶机制是晶粒组织细化的最重要的途径。然 而，研究表明GH4169合金发生完全的动态再结晶需要足够大的变形量。而当变形量较小时， 不完全的动态再结晶会导致出现混晶现象，其严重地影响了材料的力学性能。并且，由于模 锻过程中摩擦等不确定因素导致材料变形不均匀，难W保证各部位的应变均超过动态再结 晶完全发生所需的最小应变，小变形区将存在混晶现象。因此，急需发明一种新方法，利用 该方法能W相对较小的变形达到细化GH4169合金晶粒组织的目的。
[0004] 2007年8月22日公开的中国发明专利说明书CN101020949A(申请号： 200710077668.6)公开了一种細4169合金等溫锻造用细晶的制巧方法，所述的細4169合金 等溫锻造用细晶的制巧方法与本发明方法不同，CN101020949A公开的方法需要进行两次鐵 粗和拔长，最终再进行一次無社变形达到细化晶粒的目的，其原理是采用反复大变形细化 晶粒。该工艺相当复杂，工序较多，加工成本较高。因此，有必要提出一种能W较低成本就能 达到细化GH4169合金锻件晶粒组织目的的方法。
【发明内容】
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[0005] 本发明的目的在于提供一种采用两段阶梯应变速率工艺细化GH4169合金锻件晶 粒组织的方法，该方法可W有效地W相对较小变形量细化GH4169合金锻件晶粒组织，解决 了现有细化GH4169合金锻件晶粒组织的方法需要大变形的难题。
[0006] 本发明解决上述难题的方案是：
[0007] 步骤1:将固溶态GH4169合金锻巧进行预处理，预处理工艺为:将锻巧加热至900°C ~940°C保溫，保溫时间为20小时~25小时，然后泽火；
[000引步骤2:将经过预处理后的細4169合金锻巧加热至变形溫度970°C~1010°C，保溫 至锻巧溫度均匀后，采用两段阶梯应变速率对锻巧施加变形:第一阶段锻巧的应变速率为 0.01s J~O.ls^i，第一阶段锻巧的变形量为20%~35%，第二阶段锻巧的应变速率为 0.005S-1~0.0 Ols-i，锻巧两阶段的总变形量为50 %~70 % ;
[0009]步骤3:变形结束后，立即对锻件泽火。
[0010] 本发明的有益效果为:该方法充分利用了变形一位错一s相一动态再结晶的相互 作用机制，采用应变速率先高后低的两阶段变形，加速了动态再结晶发生速率。其原理为： 第一阶段高应变速率变形在锻件内部产生大量的位错，然后突然降低应变速率，使动态再 结晶形核部位增加，在相对较小变形量下实现GH4169合金完全动态再结晶，达到晶粒细化 的目的。
【附图说明】：
[0011] 图1 GH4169合金锻巧的晶粒组织：（a)预处理之前的晶粒组织；（b)经过预处理之 后的组织；
[0012]图2实施例1的应变速率一应变曲线；
[0013] 图3实施例1采用两段阶梯应变速率工艺获得的GH4169合金锻件的晶粒组织；
[0014] 图4实施例1对比实验获得的細4169合金锻件的晶粒组织：（a)恒应变速率为0.1 s ^; (b)恒应变速率为0.001 ;
[001引图5实施例2的应变速率一应变曲线；
[0016] 图6实施例2采用两段阶梯应变速率工艺获得的GH4169合金锻件的晶粒组织；
[0017] 图7实施例2对比实验获得的GH4169合金锻件的晶粒组织：（a)恒应变速率为 O.Ols^; (b)恒应变速率为0.001s-1。
【具体实施方式】：
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0019] 本发明一种采用两段阶梯应变速率工艺细化GH4169合金锻件晶粒组织的方法，下 面所有实施例中选用的GH4169合金成分如表1，该合金的原始组织为固溶态，其固溶工艺为 在固溶溫度1040°C，保溫45分钟，然后立即泽火，原始晶粒组织如图1(a)所示，初始晶粒尺 寸为75WI1，需要在锻造变形过程中细化晶粒。
[0020] 亲1太发巧连例中所巧材魁的GH4169合舍成分(wt. %)
[0021]
[0022] 实施例1
[0023] 步骤1:将GH4169合金锻巧进行预处理，预处理工艺为:将锻巧加热至900°C保溫， 保溫时间为24小时，然后泽火。GH4169合金锻巧经步骤1的预处理之后的组织如图1(b)所 示，通过24小时的预处理，在晶粒内部析出了大量的S相。
[0024] 步骤2:将经过预处理后的GH4169合金锻巧加热至变形溫度980°C，保溫至锻巧溫 度均匀后，采用两段阶梯应变速率工艺对巧料施加变形:第一阶段锻巧的应变速率为0.1s ^，第一阶段锻巧的变形量为30 % (真应变0.35);第二阶段锻巧的应变速率为0.001 ;锻 巧经历两阶段变形后的总变形量为60% (真应变0.92)。实施例1的应变速率与应变的关系 如图2所示。
[0025] 步骤3:变形结束后，立即对锻巧泽火。
[0026] 对GH4169合金锻件进行金相观察，结果如图3所示。对比图3和图1可知，本发明的 方法可W在锻巧的总变形量为60%时实现细化晶粒的目的。为了证明本发明方法的优越 性，进行了对比实验，对比实验所选用的变形溫度和锻巧的总变形量与本发明实施例1相 同，区别在于对比实验W恒应变速率变形。图4(a)所示为W恒应变速率O.ls^i变形至总变形 量60% (真应变0.92)时获得金相组织；图4(b)所示为W恒应变速率O.OOls^i变形至总变形 量60% (真应变0.92)时获得金相组织。由图4(a)可知，W恒应变速率0.1 s^变形至60%的变 形量，动态再结晶尚未发生，晶粒未细化。由图4(b)可知，W恒应变速率O.OOls^i变形至60% 的变形量，只发生了部分的动态再结晶，金相组织为混晶，未达到晶粒细化效果。因此，对比 实验证明了本发明提出的方法具有优越性。
[0027] 实施例2
[0028] 步骤1:将GH4169合金锻巧进行预处理，预处理工艺为:将锻巧加热至900°C保溫， 保溫时间为24小时，然后泽火。GH4169合金锻巧经步骤1的预处理之后的组织如图1(b)所 示，通过24小时的预处理，在晶粒内部析出了大量的S相。
[00巧]步骤2:将经过预处理后的GH4169合金锻巧加热至变形溫度980°C，保溫至锻巧溫 度均匀后，采用两段阶梯应变速率工艺对巧料施加变形：第一阶段锻巧的应变速率为 0.01 ，第一阶段锻巧的变形量为20 % (真应变0.22);第二阶段锻巧的应变速率为0.001s 锻巧经历两阶段变形后的总变形量为50% (真应变0.7);实施例2的应变速率与应变的关 系如图5所不。
[0030] 步骤3:变形结束后，立即对锻件泽火。
[0031] 对GH4169合金锻件进行金相观察，结果如图6所示。对比图6和图1可知，本发明的 方法可W在锻巧的总变形量为50%时实现细化晶粒的目的。为了证明本发明方法的优越 性，进行了对比实验，对比实验所选用的变形溫度和锻巧的总变形量与本发明实施例2相 同，区别在于对比实验W恒应变速率变形。图7(a)所示为W恒应变速率O.Ols^i变形至总变 形量50% (真应变0.7)时获得金相组织；图7(b)所示为W恒应变速率O.OOls^i变形至总变形 量50% (真应变0.7)时获得金相组织。由图7(a)可知，W恒应变速率0.0 ls^变形至相同变形 量，动态再结晶尚未发生，原始晶粒未细化。由图7(b)可知，W恒应变速率O.OOls^i变形至相 同变形量，只发生了部分的动态再结晶，金相组织为混晶，未达到晶粒细化效果。因此，对比 实验证明了本发明提出的方法具有优越性。
【主权项】
1. 一种采用两段阶梯应变速率工艺细化GH4169合金锻件晶粒组织的方法，其特征在于 该方法采用两段阶梯应变速率工艺细化GH4169合金锻件的晶粒组织，其包括如下步骤： 步骤1:将固溶态GH4169合金锻坯进行预处理，预处理工艺为：将锻坯加热至900°C~ 940 °C保温，保温时间为20小时~25小时，然后淬火； 步骤2:将经过预处理后的GH4169合金锻坯加热至变形温度970°C~990°C，保温至锻坯 温度均匀后，采用两段阶梯应变速率对锻坯施加变形:第一阶段锻坯的应变速率为〇. Ols^1 ~O.ls^1，第一阶段锻坯的变形量为20%~35%，第二阶段锻坯的应变速率为0.005『1~ 0.001 s-1，锻坯两阶段的总变形量为50 %~70 % ; 步骤3:变形结束后，立即对锻件淬火。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1所述的锻坯预处理工艺为：将锻坯加热 至900°C~940°C保温，保温时间为20小时~25小时，确保锻坯中产生大量的δ相。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2所述的两段阶梯应变速率工艺为:变形 温度为970°C~1010°C，第一阶段锻坯的应变速率为O.Ols^ 1~Ο.Ι?Γ1，第一阶段锻坯的变形 量为20%~35%，第二阶段锻坯的应变速率为0.005。~0.001 ?Γ1，锻坯两阶段的总变形量 为 50%~70%。
【文档编号】C22F1/10GK106048484SQ201610523629
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】陈明松, 蔺永诚, 李阔阔
【申请人】中南大学