專利名稱：Gh4648合金無縫薄壁管材制作工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料科學，特別提供了 GH4648合金無縫薄壁管材制 作工藝。
背景技術：
GH4648合金管材在航空等領域有著重要的應用，例如在某發(fā)動 機中非常重要的單元體之一空-空換熱器，其位于發(fā)動機外涵道的 通道內，用于降低渦輪的冷卻空氣溫度。每個單元體由64件空-空換 熱器組成，采用4)5mmX0.3mm的GH4648合金管材制造，屬于發(fā)動機 上的熱端部件，承受著高溫空氣與高、底溫度變換的沖擊。GH4648 合金無縫薄壁管材的制造技術難度很大，是人們一直渴望解決的技術 難題。
技術內容
本發(fā)明的目的是提供了一種技術效果優(yōu)異的GH4648合金無縫薄 壁管材制作工藝。采用一種鎳基高鉻，具有較高的抗氧化、耐熱腐蝕 性，較好的抗疲勞性能的GH4648合金，在國內首次研制出一種高鉻 高溫合金無縫薄壁管材。
本發(fā)明重點涉及GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，所述GH4648合金是一種高鉻的鎳基合金，其主要元素組成和重量百分數 含量如下Cr: 32.0 35. 0， W: 4. 3 5. 3， Mo: 2. 3 3. 3， Nh 45 55， Al: 0. 5 1. 0， Ti: 0. 5 1. 0， Nb: 0. 5 1. 0，其他余量；GH4648 合金用Cr、 W、 Mo和Al、 Ti、 Nb等元素綜合強化，使該合金具有較 高的熱強性；因含Cr量較高，有較好的抗氧化性能。在90(TC以下 可以長期使用，最高溫度可達100(TC。該材料由于含Cr量高，在發(fā) 動機上使用部位非常關鍵，工作條件復雜、惡劣，溫度較高。研制難 度相當大，是我國首次研制的高鉻鎳基變形高溫合金，國內沒有一點 研制基礎。
本發(fā)明所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝具體依次為首 先獲得中間有孔的管坯；然后采用冷軋的方式處理管坯，冷軋之后進 行恢復塑性的中間熱處理；然后再進行冷軋?zhí)幚?，如此直至軋制出?品為止。
所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝中，獲得中間有孔的管 坯的具體方法是采用棒料鉆孔的方法。
所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝中，在對管坯進行嚴格 的除油處理軋制之前應保證管坯設計內外表面的表面質量，使其無刀 痕、無舊皮；表面光潔度要求不低于Ral.6。
本發(fā)明所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝的優(yōu)選具體內容
是
在兩次冷軋過程之間進行中間熱處理的具體要求是加熱溫度為1000 1100°C，保溫時間20 90分鐘；
在熱處理之前應對管材進行嚴格的除油處理；
在每次冷軋過程中，GH4648合金無縫薄壁管材的變形量為0.5 % 36%;多次冷軋后成品管的總變形量為5% 90%。進一步優(yōu)選 內容所述GH4648合金無縫薄壁管材共軋制6 40道次，每道次變 形量為0.5% 30%，中間恢復塑性熱處理2 20次，兩次熱處理間 平均累積變形量20 % 60%;
在所有的冷軋?zhí)幚磉M行完畢之后，對成品進行熱處理，具體要求 是加熱溫度為1000 1100°C，保溫時間20 90分鐘。所有的熱處 理過程要求真空或氣體保護環(huán)境；熱處理之后的冷卻方式可以采用如
下三種之一或其組合常壓水淬、真空爐冷、氣體保護空冷。
本發(fā)明針對GH4648合金薄壁管試制過程中各環(huán)節(jié)的技術難點進 行了試驗分析，掌握了 GH648合金變形特性及熱處理對管材組織性能 影響，對今后更好地控制GH648合金薄壁管生產過程，保證管材的生 產質量具有重要意義。
我們以本發(fā)明所述的GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝制作出 高質量的GH4648合金無縫薄壁管材，同時測試了合金管材主要力學 性能。結果表明GH4648合金無縫薄壁管材，有較好的組織穩(wěn)定性， 優(yōu)良的抗氧化、抗腐蝕性能，滿足了零件試制要求，適用于900'C以 下工作的管路零件等。該合金管材已用于某發(fā)動機空-空換熱器的制 造，并通過發(fā)動機長期試車考核，可以穩(wěn)定供貨。GH4648合金無縫薄壁管材的相關技術填補了國內空白，達到國際同類合金先進水平。 在自主研發(fā)并掌握該項技術的基礎上，我們能夠保證穩(wěn)定供貨，滿足
使用需求o
該合金管材在我國屬新開發(fā)項目，除用于某發(fā)動機空-空換熱器，
還可用于航空、航天等發(fā)動機工作溫度900。C以下的各種管路。GH4648 合金無縫薄壁管材制作技術的技術意義是巨大的，同時也已經而且必 定會繼續(xù)帶來可觀的經濟、社會和國防效益。


下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明
圖1為GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1 GH4648合金無縫薄壁管材軋管工藝 設備采用有利于塑性變形的三向壓應力冷軋管的三輥軋機。 所述GH4648合金是一種高鉻的鎳基合金，其主要元素組成和重 量百分數含量如下Cr: 32. 0 35. 0， W: 4. 3 5. 3， Mo: 2. 3 3. 3， Ni: 45 55， Al: 0. 5 1. 0， Ti: 0. 5 1. 0， Nb: 0. 5 1. 0，其《也
余量；其特征在于
所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝具體依次為首先獲得 中間有孔的管坯；
然后采用冷軋的方式處理管坯，冷軋之后進行恢復塑性的中間熱
處理；然后再進行冷軋?zhí)幚恚绱酥敝淋堉瞥龀善窞橹?獲得中間有孔的管坯的具體方法棒料鉆孔；
工藝制定管材試制生產的基本工藝是冷軋一真空熱處理。工藝 流程設計如圖l所示。 過程控制如下
1) 制備管坯生產投料為小35熱軋酸洗表面棒料，同樣按成品 管所需坯料及鉆頭長度下料分段。扒外皮，鉆內孔，制成 ())34.5x8xl90inm的管坯。管坯的內外表面均保證光滑，無車削刀痕。 表面光潔度要求不低于Ral.6.
2) 冷軋過程控制試制過程共軋制了24道次，平均每道次變形 量為19.2%，中間恢復塑性熱處理6次，兩次熱處理間平均累積變形 量51%。
制備GH4648合金無縫薄壁管材的熱處理工藝具體要求 GH4648合金從棒材制管坯到軋制成品管其中間熱處理和成品熱 處理可按如下制度控制(按尺寸規(guī)格變化、根據實際情況，在此范 圍內做些適當調整)。在熱處理前要對管材進行嚴格的除油處理。
GH4648合金薄壁管在合理的完全再結晶熱處理后，能產生均勻 細晶組織。管材在拉力作用下可均勻伸長變形，并始終保持管材表面 光滑狀態(tài)。均勻細晶組織的管材呈現出較高的質量和良好的綜合性 能。
熱處理控制最終成品管材的組織如何，首先取決于最終熱處理制度的選擇是否合適；其次，與最后一次中間退火到軋制成品的變形 量大小，也有重要的關系；第三，最后一次中間退火制度選擇是否恰 當，也有遺傳影響。
確保最終軋態(tài)成品管有足夠的變形量，s:48.7%，具有充分變形 儲能，有利于完全再結晶。對中間熱處理根據尺寸變化做相應調整， 不是105(TC處理到底，使成品硬態(tài)管的晶粒得到控制，獲得一個好 的遺傳因素。經過軟化熱處理后，成品管組織為完全再結晶組織。 試制管材晶粒在8級以上，如此的細晶對彎管更為有利。
在每次冷軋過程中，GH4648合金無縫薄壁管材的變形量為5% 25%;多次冷軋后成品管的總變形量為5% 90%。
在所有的冷軋?zhí)幚磉M行完畢之后，對成品進行熱處理，具體要求 是加熱溫度為1050。C，保溫時間40分鐘。
熱處理之后的冷卻采用如下三種方式之常壓水淬、真空爐冷、 氣體保護空冷。 實施例2
本實施例與實施例l內容基本相同，其不同之處主要在于
在每次冷軋過程中，GH4648合金無縫薄壁管材的變形量為0.5 % 36%;多次冷軋后成品管的總變形量為90%。
具體而言所述GH4648合金無縫薄壁管材共軋制40道次，每道 次變形量為0.5% 30%，中間恢復塑性熱處理20次。
在所有的冷軋?zhí)幚磉M行完畢之后，對成品進行熱處理，具體要求是加熱溫度為110(TC，保溫時間90分鐘。
熱處理之后的冷卻采用如下三種方式之一常壓水淬、真空爐冷、 氣體保護空冷。
實施例3
本實施例與實施例l內容基本相同，其不同之處主要在于
在每次冷軋過程中，GH4648合金無縫薄壁管材的變形量為0.5 % 36%;多次冷軋后成品管的總變形量為5%。
具體而言所述GH4648合金無縫薄壁管材共軋制6道次，中間 恢復塑性熱處理2次。
在所有的冷軋?zhí)幚磉M行完畢之后，對成品進行熱處理，具體要求 是加熱溫度為100(TC，保溫時間20分鐘。
熱處理之后的冷卻采用如下兩種方式之組合真空爐冷、氣體保
護空冷。
實施例4
本實施例與實施例l內容基本相同，其不同之處主要在于
在每次冷軋過程中，GH4648合金無縫薄壁管材的變形量為0.5 % 36%;多次冷軋后成品管的總變形量為70%。
具體而言所述GH4648合金無縫薄壁管材共軋制25道次，每道 次變形量為0. 5% 30%，中間恢復塑性熱處理12次。
在所有的冷軋?zhí)幚磉M行完畢之后，對成品進行熱處理，具體要求 是加熱溫度為1030。C，保溫時間55分鐘。
熱處理之后的冷卻具體是真空爐冷。
權利要求
1、GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，所述GH4648合金是一種高鉻的鎳基合金，其主要元素組成和重量百分數含量如下Cr32.0～35.0，W4.3～5.3，Mo2.3～3.3，Ni45～55，Al0.5～1.0，Ti0.5～1.0，Nb0.5～1.0，其他余量；其特征在于所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝具體依次為首先獲得中間有孔的管坯；然后采用冷軋的方式處理管坯，冷軋之后進行恢復塑性的中間熱處理；然后再進行冷軋?zhí)幚恚绱酥敝淋堉瞥龀善窞橹埂?br> 2、 按照權利要求1所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其 特征在于所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝中，獲得中間有 孔的管坯的具體方法是采用棒料鉆孔的方法。
3、 按照權利要求2所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其 特征在于所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝中，在對管坯進 行嚴格的除油處理軋制之前應保證管坯設計內外表面的表面質量，使 其無刀痕、無舊皮；表面光潔度要求不低于Ral.6。
4、 按照權利要求1所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其 特征在于在兩次冷軋過程之間進行中間熱處理的具體要求是加熱溫度為1000 UOO。C，保溫時間20 90分鐘。
5、 按照權利要求4所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其特征在于在熱處理之前應對管材進行嚴格的除油處理。
6、 按照權利要求1 6其中之一所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其特征在于在每次冷軋過程中，GH4648合金無縫薄壁管材的變形量為0.5 % 36%;多次冷軋后成品管的總變形量為5% 90%。
7、 按照權利要求6所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其 特征在于所述GH4648合金無縫薄壁管材共軋制6 40道次，每道 次變形量為0.5% 30%，中間恢復塑性熱處理2 20次，兩次熱處 理間平均累積變形量20% 60%。
8、 按照權利要求6所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其 特征在于在所有的冷軋?zhí)幚磉M行完畢之后，對成品進行熱處理，具 體要求是加熱溫度為1000 U00。C，保溫時間20 90分鐘。
9、 按照權利要求6所述GH4648合金無縫薄壁管材制作工藝，其 特征在于所有的熱處理過程均要求真空或氣體保護環(huán)境；熱處理之后的冷卻采用如下三種方式之一或其組合常壓水淬、 真空爐冷、氣體保護空冷。
全文摘要
GH4648合金無縫薄壁管材，采用一種鎳基高鉻，具有較高的抗氧化、耐熱腐蝕性，較好的抗疲勞性能的GH4648合金軋制。本發(fā)明針對GH4648合金無縫薄壁管材軋制工藝及熱處理對管材組織性能影響等內容開展了大量系統的研究工作，確定了合理的軋管工藝及最佳熱處理制度，測試了合金管材主要力學性能。結果表明GH4648合金無縫薄壁管材，有較好的組織穩(wěn)定性，優(yōu)良的抗氧化、抗腐蝕性能，滿足了零件試制要求，適用于900℃以下工作的管路零件等。該合金管材已用于某發(fā)動機空-空換熱器的制造，并通過發(fā)動機長期試車考核，可以穩(wěn)定供貨。該項技術填補國內空白，達到國際先進水平。
文檔編號C22C19/05GK101418399SQ20071015765
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權日2007年10月24日
發(fā)明者劉金柱, 盧德忠, 史鳳嶺, 孫文儒, 宋金貴, 竇立軍, 邰清安, 馬惠萍 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司