GH1140管材熱擠壓工藝及組織性能

GH1140高溫合金是在高溫下能承受一定壓力并具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金.GH1140的使用溫度在550 ~ 1000℃,用于制造航空﹑航天、燃汽輪機(jī)及其它工業(yè)用的一般承力部件(渦輪葉片除外)和鍛件毛坯零件,以及航空導(dǎo)管及其它航空零件用的各種無縫管等.在低溫和700℃以下具有高的屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和持久強(qiáng)度,在650 ~760℃具有良好的塑性".

高溫合金是廣泛應(yīng)用于航空,航天飛行器﹑艦船,發(fā)電、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)核反應(yīng)堆、機(jī)車以及石油化工等工業(yè)中能源轉(zhuǎn)化裝置關(guān)鍵部件的材料.本世紀(jì)四十年代初期,隨著燃?xì)廨啓C(jī)的出現(xiàn),推動(dòng)了高溫合金的發(fā)展.四十多年來已經(jīng)發(fā)展出一系列高溫合金,其使用溫度已由650℃發(fā)展到1100℃。

對(duì)高溫合金性能要求,總的來說必須具有良好的熱穩(wěn)定性,熱強(qiáng)性和使用條件下的長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性.因此,必須根據(jù)不同的使用要求,合理選擇基體,審慎進(jìn)行合金化,并通過一定的工藝和熱處理制度得到必要的組織和性能.

擠壓加工有許多突出的優(yōu)點(diǎn):降低原材料的消耗;與采用鉆孔制坯相比生產(chǎn)率可大幅度提高;在擠壓變形后,金屬材料的晶粒組織更加致密,具有很好的流線分布;由于擠壓成形時(shí)纖維組織不破壞,使擠壓件的強(qiáng)度明顯提高.由于擠壓可節(jié)省材料和提高效率,因此必然降低生產(chǎn)成本.

擠壓時(shí)摩擦力的影響明顯,因此擠壓時(shí)擠壓變形力較大,模具壽命較短.為了減輕擠壓時(shí)摩擦,必須采用合理的潤(rùn)滑劑和合理的模具結(jié)構(gòu).要求潤(rùn)滑劑具有以下特點(diǎn):對(duì)工具與變形金屬表面有較強(qiáng)的粘附能力、有適當(dāng)粘度,對(duì)工具及變形金屬有一定化學(xué)穩(wěn)定性﹑燃后殘留物少、對(duì)人體無害,成本低,易于清洗等.對(duì)于模具材料一般要求在工作條件下具有良好的綜合機(jī)械性能﹑組織穩(wěn)定性、抗冷、熱疲勞性、工藝性能以及冶金質(zhì)量等.

擠壓設(shè)備采用600t立式擠壓機(jī).GH1140在室溫下性能:o, ≥650MPa ;6 = 35% .GH1140材料成分(%)見表1.擠壓坯料外徑D。= 85mm,內(nèi)徑D.= 22mm,高度L= 200mm.圖1為擠壓模具示意圖與擠壓坯料.

擠壓工藝參數(shù)

擠壓生產(chǎn)中,坯料溫度、模具預(yù)熱溫度﹑潤(rùn)滑方式.擠壓速度.擠壓比等都是重要的工藝參數(shù).

當(dāng)壞料溫度升高時(shí),金屬的屈服強(qiáng)度降低,可以實(shí)現(xiàn)較大的塑性變形量,因此在一無的分壓力下,可達(dá)到的擠壓比便可增大.著在絕熱認(rèn)岔上0壓,因變形功轉(zhuǎn)換為熱能,所以擠壓干生EH文一升高.毛坯的加熱溫度或擠壓速度愈高,金禹不o生過熱,并可達(dá)到的擠壓比就愈小.為了減輕坯料溫度的降低,以有利于材料塑性流動(dòng)性能,必撰劉模具進(jìn)行預(yù)熱.由于坯料與模具的接觸面枳牧大;變形時(shí)間較長(zhǎng),考慮到模具強(qiáng)度,選取模具的壩熱溫度350 ~ 500℃.高溫合金擠壓時(shí),為了減輕外科與擠壓筒及凹模之間的摩擦,防止粘模,降低擘撩力,有利于金屬流動(dòng),必須采用潤(rùn)滑劑,同時(shí)潤(rùn)滑劑還可以起到隔熱作用,從而提高模具壽命.潤(rùn)T劑采用玻璃潤(rùn)滑劑.高溫合金擠壓時(shí)必須嚴(yán)格控制變形速度．當(dāng)擠壓速度低到某種程度時(shí),擠壓毛坯產(chǎn)生的變形熱就不會(huì)使毛坯溫度升高.參考有關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合管材擠壓時(shí)的具體變形特點(diǎn)及工藝特征,確定了高溫合金GH1140管材擠壓時(shí)的工藝參數(shù),即擠壓加工時(shí)坯料溫度、模具預(yù)熱溫度、潤(rùn)滑方式.擠壓速度﹑擠壓比等工藝參數(shù),見表2.

(1）高溫合金GH1140管材擠壓成型時(shí),坯料溫度及模具預(yù)熱溫度必須控制在合適的范圍內(nèi)，必須采用合理潤(rùn)滑劑,坯料溫度范圍在1 100 ~1 140℃,模具預(yù)熱溫度范圍350 ~ 500℃ ;

(2）擠壓后管材的晶粒分布均勻,除了在內(nèi)表面上具有一薄層的晶粒分布不均勻外,其余部分晶粒分布均勻,且為等軸細(xì)晶粒;

(3）在擠壓管坯的后續(xù)軋制加工之前,必須將管坯的內(nèi)表面進(jìn)行處理,使消除內(nèi)表面上晶粒分布不均勻的薄層,即可達(dá)到加工精度.