高溫超高強度緊固件用GH350合金耐磨板冷拔銀亮材的研制

  GH350合(he)金(jin)(jin)(jin)耐磨(mo)板(ban)是先(xian)進(jin)航空發動(dong)機在700℃以上使用(yong)的(de)高(gao)(gao)強度(du)(du)、高(gao)(gao)蠕變抗力緊(jin)固(gu)件用(yong)合(he)金(jin)(jin)(jin)。該合(he)金(jin)(jin)(jin)具有(you)良(liang)好的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能、優(you)(you)良(liang)的(de)塑(su)韌(ren)性(xing),是目(mu)前使用(yong)溫(wen)度(du)(du)最高(gao)(gao)的(de)高(gao)(gao)強度(du)(du)緊(jin)固(gu)件合(he)金(jin)(jin)(jin)之一。因其具有(you)優(you)(you)良(liang)的(de)綜合(he)性(xing)能,除可(ke)做650℃~750℃服役(yi)的(de)高(gao)(gao)強度(du)(du)緊(jin)固(gu)件外,也(ye)是渦輪葉片、渦輪盤和飛(fei)機與(yu)飛(fei)行器著陸齒輪的(de)理想選材。

  GH350合(he)(he)(he)(he)金耐磨板(ban)中Al、Ti、Nb、Ta等(deng)元素的(de)總含(han)量達8.4%,是(shi)高(gao)(gao)(gao)合(he)(he)(he)(he)金化的(de)高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)(he)金;高(gao)(gao)(gao)的(de)合(he)(he)(he)(he)金化程度使其在(zai)冶煉凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程中易產生(sheng)嚴重(zhong)枝晶偏析和各種(zhong)枝晶低熔點(dian)(共晶)脆(cui)性(xing)相;枝晶間低熔點(dian)脆(cui)性(xing)相會成為熱加(jia)工過(guo)(guo)程中裂(lie)紋的(de)萌生(sheng)源,因而GH350合(he)(he)(he)(he)金耐磨板(ban)是(shi)熱加(jia)工過(guo)(guo)程變形抗力大、熱加(jia)工塑(su)性(xing)差的(de)難變形高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)(he)金。

  GH350合金耐磨板冷(leng)(leng)拔銀亮(liang)棒材研(yan)制(zhi)(zhi)存在四方(fang)面(mian)技術難(nan)(nan)點:(1)鍛造(zao)方(fang)面(mian):熱(re)加工抗力大(da)、塑(su)性差、成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)困難(nan)(nan),在鋼錠鍛造(zao)過(guo)(guo)程中(zhong)易(yi)劈(pi)頭和開裂;(2)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)方(fang)面(mian):熱(re)軋(ya)(ya)過(guo)(guo)程中(zhong)坯料棱(leng)角處(chu)(chu)易(yi)產生橫向裂紋;(3)固溶熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)方(fang)面(mian):GH350合金耐磨(mo)板對(dui)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)工藝參數(shu)十(shi)(shi)分(fen)敏感,因(yin)而熱(re)軋(ya)(ya)棒材加熱(re)溫度(du)和冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)十(shi)(shi)分(fen)關鍵;(4)冷(leng)(leng)拔方(fang)面(mian):包括變形(xing)(xing)量(liang)分(fen)配及潤滑,冷(leng)(leng)拔時隨著變形(xing)(xing)量(liang)的(de)累積,加工硬(ying)化(hua)效應顯著,應力迅速增加造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)冷(leng)(leng)拔成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)困難(nan)(nan),因(yin)而冷(leng)(leng)拔時每道(dao)次變形(xing)(xing)量(liang)需合理(li)(li)(li)分(fen)配;在冷(leng)(leng)拔過(guo)(guo)程中(zhong)因(yin)強度(du)高(gao),成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)困難(nan)(nan),易(yi)破壞模(mo)具,易(yi)出現表面(mian)劃(hua)傷及搓衣(yi)板型(xing)磨(mo)損等表面(mian)缺陷,如(ru)果沒有好的(de)潤滑措施,使(shi)冷(leng)(leng)拔工序無法(fa)順利(li)完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)。

  某公司采用(yong)3150噸型材(cai)臥(wo)式擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)開坯(pi)(pi)(擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)Φ220mm)。生產過程中(zhong)為了減小(xiao)GH350合(he)金耐磨(mo)(mo)板鋼(gang)錠(ding)偏析(xi),提高熱(re)加工(gong)塑性,在真(zhen)空(kong)感(gan)應熔(rong)煉電(dian)極時(shi)選擇較小(xiao)錠(ding)型為Φ130mm,真(zhen)空(kong)自(zi)耗重熔(rong)成(cheng)Φ180mm錠(ding),并(bing)采用(yong)鋼(gang)錠(ding)外(wai)包低碳鋼(gang)套成(cheng)Φ220mm擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)坯(pi)(pi)料進行熱(re)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)開坯(pi)(pi)成(cheng)Φ80mm棒材(cai);經熱(re)軋(ya)至Φ18mm棒材(cai);經固溶熱(re)處理(li)、多道次冷(leng)拔(ba)加工(gong)、矯(jiao)直和(he)磨(mo)(mo)光,生產Φ13.5mm等冷(leng)拔(ba)銀亮棒材(cai)。最終確定的新生產工(gong)藝路線為:真(zhen)空(kong)感(gan)應爐→真(zhen)空(kong)自(zi)耗→均(jun)勻化(hua)熱(re)處理(li)→熱(re)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)開坯(pi)(pi)→熱(re)軋(ya)棒材(cai)→固溶熱(re)處理(li)→冷(leng)拔(ba)成(cheng)品→矯(jiao)直→磨(mo)(mo)光。工(gong)藝研究結(jie)果如下:

  (1)熱加工工藝。GH350合金耐磨板最高塑性溫度為:(1120~1130)℃;因鋼錠真空自耗錠扒皮后Φ160mm左右,擠壓Φ80mm棒材,因而擠壓比為4∶1,考慮擠壓變形抗力及熱塑性因素,擠壓加熱溫度為(1140±10)℃,熱軋加熱溫度為(1130±10)℃。
  (2)固溶熱處理制度。根據1085℃不同保溫時間顯微組織,確定到溫裝爐,加熱溫度為:(1085±5)℃×(1.5~2)h,可獲得滿意的顯微組織及晶粒度;冷卻方式為快速水冷。
  (3)冷拔(ba)(ba)工藝(yi)。總變(bian)形率(lv)為35%~40%,冷拔(ba)(ba)經(jing)4個(ge)(ge)(ge)道(dao)次(ci),其(qi)中,第1個(ge)(ge)(ge)道(dao)次(ci)的(de)(de)(de)變(bian)形率(lv)為12%~16%,第2個(ge)(ge)(ge)道(dao)次(ci)的(de)(de)(de)變(bian)形率(lv)為13%~16%,第3個(ge)(ge)(ge)道(dao)次(ci)的(de)(de)(de)變(bian)形率(lv)為9%~11%,第4個(ge)(ge)(ge)道(dao)次(ci)的(de)(de)(de)變(bian)形率(lv)為5%~9%。冷拔(ba)(ba)前潤(run)滑處理,采用MoS2和液體石蠟混(hun)合(he)的(de)(de)(de)自(zi)制潤(run)滑劑,均勻涂抹于坯料表(biao)面。