一种镍基高温合金GH3536模锻件及其成型方法与流程

一种镍基高温合金gh3536模锻件及其成型方法
技术领域
1.本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种镍基高温合金gh3536模锻件及其成型方法。


背景技术：

2.高温合金是以铁、镍、钴为基，能在高于600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，被广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船等领域，镍基高温合金gh3536具有较好的抗高温氧化性能，主要用于航空发动机火焰筒、燃烧室等部件。
3.现有技术中，某镍基高温合金gh3536材质的模锻件存在以下的缺点和不足：
4.如图1所示，该模锻件的形状类似于手枪形状，包括尾部细杆5、中间多边形盘6和头部圆柱7，该模锻件在航空航天领域得到广泛的应用，是发动机中的重要零部件，它的工作要求耐高压、长寿命、高可靠、高稳定性的需求，这对其模锻件成型后的使用性能有了非常高的要求，特别是模锻件成型后晶粒度的要求，要求模锻件成型后晶粒度≧4级，但现有锻造技术锻造后易造成粗晶，无法满足使用要求。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种镍基高温合金gh3536模锻件及其成型方法，本发明能够提高所述gh3536模锻件的晶粒度等级，使其满足使用要求。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种镍基高温合金gh3536模锻件成型方法，包括如下过程：
8.模锻件成型，模锻件成型包括如下步骤：
9.将拔杆锻件进行加热、保温，使拔杆锻件的温度为1120～1160℃；
10.将所述加热、保温完成后的拔杆锻件进行两次模压，第二次模压后进行切边，得到第一锻坯，其中第一次模压时打击能量为8～16kj，第二次模压时打击能量为80～112kj，第一次模压、第二次模压的终锻温度不低于860℃；
11.将第一锻坯进行加热、保温，使第一锻坯的温度为1120～1160℃；
12.将所述加热、保温后的第一锻坯进行模压，模压后进行切边，得到锻件；其中，模具的预热温度为350℃～400℃，终锻温度不低于860℃，打击能量为64～96kj；
13.将所述锻件进行固溶，得到所述镍基高温合金gh3536模锻件。
14.优选的，拔杆锻件进行加热、保温时，保温的时间为40～80min。
15.优选的，将所述加热、保温完成后的拔杆锻件进行两次模压过程中，坯料转移时间为≤13s。
16.优选的，将所述加热、保温完成后的拔杆锻件进行两次模压过程中，第一次模压结
束后，将模具型腔及坯料表面的氧化皮去除，然后喷涂润滑剂进行第二次模压。
17.优选的，所述润滑剂使用石墨乳与水的混合物，石墨乳与水的体积比例为1:4～1:10。
18.优选的，采用风枪将模具型腔及坯料表面的氧化皮去除。
19.优选的，将所述锻件进行固溶过程中，保温温度为1150～1170℃，保温时间为50～60min；保温后采用油淬，采用油温不低于30～40℃。
20.优选的，所述镍基高温合金gh3536模锻件成型方法还包括制坯阶段，制坯阶段包括下过程：
21.将棒坯随炉升温至1120～1160℃，保温时间为40～120min
22.将锤头、锤砧以及工装预热至250～380℃，将所述棒坯锻造为弯杆锻件，锻造过程中，坯料转移时间不超过15s，终锻温度不低于860℃。
23.优选的，所述镍基高温合金gh3536模锻件成型方法还包括制坯阶段，制坯阶段包括如下过程：
24.将弯杆锻件随炉升温至1120～1160℃，保温40～100min；
25.将锤头、锤砧以及工装预热至250～380℃；对弯杆锻件进行拔杆，在弯杆锻件的一端加工出尾部细杆，拔杆过程中，加热温度为1120～1160℃，坯料转移时间不超过13s，终锻温度不低于860℃，锻后进行空冷，得到拔杆锻件。
26.本发明还提供了一种镍基高温合金gh3536模锻件，所述镍基高温合金gh3536模锻件通过本发明如上所述的成型方法制得，所述镍基高温合金gh3536模锻件的晶粒度达到均匀的5级。
27.本发明具有如下技术效果：
28.本发明为镍基高温合金gh3536模锻件成型方法，通过系统合理设定加热温度、保温时间、锻造火次、终锻温度，热处理制度等锻造参数，解决现有锻件粗晶的问题，模锻件最终成型后的晶粒度达到均匀的5级，提高了产品质量。
附图说明
29.图1是本发明所加工的gh3536模锻件坯料锻造外形变化荒形图；
30.图2为本发明实施例1加工得到的gh3536模锻件的金相图；
31.图3为本发明实施例2加工得到的gh3536模锻件的金相图；
32.图4为本发明实施例3加工得到的gh3536模锻件的金相图；
33.图中，1
‑
坯料，2
‑
弯杆锻件，3
‑
拔杆锻件，4
‑
模压成型荒形图，5
‑
尾部细杆，6
‑
中间多边形盘，7
‑
头部圆柱。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
35.本发明镍基高温合金gh3536模锻件成型方法的主要工艺过程包括：
36.下料
→
制坯
→
模锻件成型
→
晶粒度检测
→
总检
→
入库
37.参照图1，具体过程如下：
38.采用锯床下料，在制坯时，将棒料置于ⅲ类电炉中1120～1160℃，最短保温时间
45min，热料回炉时保温时间按0.4min/mm计算，最长保温时间120min，保温完成后利用560kg空气锤上进行锻造弯杆，将弯杆后的锻件继续装入ⅲ类电炉中加热到1120～1160℃，最短保温时间40min，保温时间按0.4min/mm计算，最长保温时间80min，保温完成后在750kg空气锤上进行锻造拔杆，拔杆后空冷。
39.模锻件成型：将拔杆后的锻件置于ⅲ类电炉中加热到1120～1160℃，最短保温时间40min，热料回火炉时保温时间按0.4min/mm计算，最长保温时间80min，保温完成后进行模压一火，在10mn电动螺旋压力机上将坯料正放后模压，设备总打击能为160kj，先轻击一锤，打击能量：5％～10％；将坯料整体取出，使用风枪迅速清除上、下模具型腔及锻件表面氧化皮，润滑剂使用石墨乳+水，体积比例1:4～1:10，随后重击，打击能量50％～70％模压后趁热切边，两次模压后的终锻温度不低于860℃。
40.将模压一火后的模锻件置于ⅲ类电炉中加热到1120～1160℃，最短保温时间30min，热料回火炉时保温时间按0.4min/mm计算，最长保温时间80min，保温完成后进行模压二火成型，模具预热温度350℃～400℃，预热时间5h≤5.5h，坯料转移时间≤10s，终锻温度不低于850℃，将坯料依型腔放正放稳后，进行模压，打击能量：40％～60％，模压后趁热切边，切边后进行校正、空冷。
41.将模压二火后的锻件进行热处理，热处理过程是将锻件进行固溶，固溶时的加热温度：1150～1170℃，保温时间为50～60min，然后进行油淬，油淬时的油温为30～40℃。等待冷却后进行切取试样晶粒度检测。
42.实施例1
43.本实施中坯料1的下料规格为φ50
×
112
±
1mm；
44.在制坯阶段：在ⅲ类电炉中对坯料进行加热，坯料的装炉数量为20件，炉温850℃时装炉，随炉升温至温度1130℃，保温时间为85min，将锤头、锤砧以及工装预热至380℃。弯曲过程中：坯料转移时间≤15s，终锻温度为860℃，锻后空冷；弯曲时距a端50mm处进行弯曲，得到弯杆锻件2。
45.在制坯阶段：在ⅲ类电炉中对弯杆锻件2加热，弯杆锻件2的装炉数量为20件，850℃装炉，随炉升温至加热温度1130℃，保温时间：50min，锤头、锤砧以及工装预热380℃。拔杆：锻造：如图1的s3所示，距b端30mm处进行分料拔长；坯料转移时间13s，终锻温度865℃，锻后进行空冷，得到拔杆锻件3。
46.图1的s4为模锻件成型后的荒型图，模锻件成型的过程包括：工步一：加热：在ⅲ类电炉中对拔杆锻件3进行加热，拔杆锻件3的装炉数量为20件，于850℃装炉，随炉升温至加热温度1130℃；保温时间为60min；工步二：模压一火，坯料转移时间13s，终锻温度860℃，将坯料正放后模压，先轻击一锤，打击能量：14kj；将坯料整体取出，使用风枪迅速清除上、下模具型腔及锻件表面氧化皮，随后重击，打击能量80kj，模压后趁热进行切边。工步三：加热：在ⅲ类电炉中对工步二加工后的工件进行加热，装炉数量为20件，随炉升温，加热温度为1130℃；最短保温时间为30min，最长保温时间为70min；工步四：模压二火，模具预热温度至380℃，预热时间5h，坯料转移时间10s，终锻温度860℃，将坯料依型腔放正放稳后，进行模压，打击能量：85kj，模压后趁热切边。
47.将工步四加工得到的锻件进行固溶，固溶时保温温度为1160℃，保温时间为55min，冷却时采用油淬，油淬时的油温为40℃，得到最终的gh3536模锻件。
48.晶粒度检测：在gh3536模锻件上切长度为20的晶粒度试样进行检测，按gb/t 6394进行晶粒度检测，检测后得到晶粒度为均匀5级。本实施例gh3536模锻件的金相图如图2所示，由图2可以看出，本实施例制得的gh3536模锻件组织的晶粒度为均匀的5级。
49.实施例2
50.本实施中坯料1的下料规格为φ55
×
112
±
1mm；
51.在制坯阶段：在ⅲ类电炉中对坯料进行加热，坯料的装炉数量为10件，炉温850℃时装炉，随炉升温至温度1140℃，保温时间为90min，将锤头、锤砧以及工装预热至390℃。弯曲过程中：坯料转移时间≤15s，终锻温度为870℃，锻后空冷；弯曲时距a端50mm处进行弯曲，得到弯杆锻件2。
52.在制坯阶段：在ⅲ类电炉中对弯杆锻件2加热，弯杆锻件2的装炉数量为10件，850℃装炉，随炉升温至加热温度1140℃，保温时间：65min，锤头、锤砧以及工装预热390℃。拔杆：锻造：如图1的s3所示，距b端30mm处进行分料拔长；坯料转移时间13s，终锻温度870℃，锻后进行空冷，得到拔杆锻件3。
53.图1的s4为模锻件成型后的荒型图，模锻件成型的过程包括：工步一：加热：在ⅲ类电炉中对拔杆锻件3进行加热，拔杆锻件3的装炉数量为10件，于850℃装炉，随炉升温至加热温度1140℃；保温时间为60min；工步二：模压一火，坯料转移时间13s，终锻温度870℃，将坯料正放后模压，先轻击一锤，打击能量：10kj；将坯料整体取出，使用风枪迅速清除上、下模具型腔及锻件表面氧化皮，随后重击，打击能量100kj％，模压后趁热进行切边。工步三：加热：在ⅲ类电炉中对工步二加工后的工件进行加热，装炉数量为10件，随炉升温，加热温度为1140℃；最短保温时间为30min，最长保温时间为70min；工步四：模压二火，模具预热温度至390℃，预热时间5h，坯料转移时间10s，终锻温度870℃，将坯料依型腔放正放稳后，进行模压，打击能量：90kj，模压后趁热切边。
54.将工步四加工得到的锻件进行固溶，固溶时保温温度为1150℃，保温时间为50min，冷却时采用油淬，油淬时的油温为40℃，得到最终的gh3536模锻件。
55.晶粒度检测：在gh3536模锻件上切长度为20的晶粒度试样进行检测，按gb/t 6394进行晶粒度检测，检测后得到晶粒度为均匀5级。本实施例gh3536模锻件的金相图如图2所示，由图3可以看出，本实施例制得的gh3536模锻件组织的晶粒度为均匀的5级。
56.实施例3
57.本实施中坯料1的下料规格为φ50
×
112
±
1mm；
58.在制坯阶段：在ⅲ类电炉中对坯料进行加热，坯料的装炉数量为5件，炉温850℃时装炉，随炉升温至温度1160℃，保温时间为85min，将锤头、锤砧以及工装预热至380℃。弯曲过程中：坯料转移时间≤13s，终锻温度为880℃，锻后空冷；弯曲时距a端50mm处进行弯曲，得到弯杆锻件2。
59.在制坯阶段：在ⅲ类电炉中对弯杆锻件2加热，弯杆锻件2的装炉数量为5件，850℃装炉，随炉升温至加热温度1160℃，最短保温时间：40min，最长保温时间：100min，锤头、锤砧以及工装预热380℃。拔杆：锻造：如图1的s3所示，距b端30mm处进行分料拔长；坯料转移时间13s，终锻温度880℃，锻后进行空冷，得到拔杆锻件3。
60.图1的s4为模锻件成型后的荒型图，模锻件成型的过程包括：工步一：加热：在ⅲ类电炉中对拔杆锻件3进行加热，拔杆锻件3的装炉数量为5件，于850℃装炉，随炉升温至加热
温度1160℃；最短保温时间为40min；最长保温时间为80min。工步二：模压一火，坯料转移时间13s，终锻温度880℃，将坯料正放后模压，先轻击一锤，打击能量：16kj；将坯料整体取出，使用风枪迅速清除上、下模具型腔及锻件表面氧化皮，随后重击，打击能量112kj，模压后趁热进行切边。工步三：加热：在ⅲ类电炉中对工步二加工后的工件进行加热，装炉数量为5件，随炉升温，加热温度为1160℃；最短保温时间为30min，最长保温时间为70min；工步四：模压二火，模具预热温度至400℃，预热时间5h，坯料转移时间10s，终锻温度880℃，将坯料依型腔放正放稳后，进行模压，打击能量：96kj，模压后趁热切边。
61.将工步四加工得到的锻件进行固溶，固溶时保温温度为1170℃，保温时间为60min，冷却时采用油淬，油淬时的油温为40℃，得到最终的gh3536模锻件。
62.晶粒度检测：在gh3536模锻件上切长度为20的晶粒度试样进行检测，按gb/t 6394进行晶粒度检测，检测后得到晶粒度为均匀5级。本实施例gh3536模锻件的金相图如图2所示，由图4可以看出，本实施例制得的gh3536模锻件组织的晶粒度为均匀的5级。
63.综上可以看出，本发明通过调整锻造参数、锻造火次、改变变形量、控制转移时间、终锻温度、锤砧预热温度等锻造过程的关键点改善了gh3536模锻件成型后的晶粒度。