一种细化GH2787锻件晶粒的方法与流程

本发明属于锻件晶粒细化领域，特别涉及一种细化GH2787锻件晶粒的方法。

背景技术：

GH2787材料是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，具有较高的强度水平，具有良好的热加工塑性。长期使用温度范围500℃～750℃，最高使用温度800℃，可用于制造工作温度700℃～800℃的燃气涡轮或其它发动机的工作叶片，工作温度500℃～700℃的压气机叶片，工作温度750℃的涡轮盘、转向器和环等锻件。

用GH2787材料制造发动机、压气机叶片及涡轮盘、转向器和环等构件，主工艺路线为锻造-热处理-机械加工，其中锻造-热处理工艺决定锻件的晶粒尺寸，而锻件晶粒尺寸的大小决定所制造产品的性能。现有技术表明，GH2787锻件均产生晶粒尺寸超过150μm的粗大晶粒，在解剖面上晶粒大小存在较大差异，因此用此种材料制造的发动机叶片无法通过26kgf/mm²应力，2×10⁷循环的疲劳试验，不能满足航空发动机高疲劳载荷要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种细化GH2787锻件晶粒的方法，以便通过锻件晶粒的细化提高锻件的机械性能。

本发明所述细化GH2787锻件晶粒的方法，由将GH2787坯料形成锻件的锻造工艺和GH2787锻件的热处理工艺组成，所述热处理工艺依次为固溶处理、一次时效、二次时效，对GH2787坯料进行锻造的保温温度为950℃～1050℃，变形量为25％～65％；GH2787锻件的固溶处理温度为900℃～1020℃、保温时间为0.5h～2.5h、冷却方式为空气冷却，一次时效的温度为700℃～800℃、保温时间为5h～24h、冷却方式为空气冷却，二次时效的温度为600℃～700℃、保温时间为8h～24h、冷却方式为空气冷却。

上述方法中，所述锻造工艺为模锻或自由锻。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、采用本发明所述方法得到的GH2787锻件，晶粒尺寸为30μm～40μm，且晶粒尺寸均匀，无异常粗大晶粒出现，较现有技术制造的GH2787锻件晶粒尺寸和晶粒的均匀性得到了本质改善。

2、采用本发明所述方法制造的GH2787发动机叶片锻件经机械加工后，疲劳寿命通过26kgf/mm²应力，1×10⁸次循环的振动疲劳试验，较现有技术制造的GH2787发动机叶片，疲劳寿命成倍增长，可满足航空发动机长寿命和高可靠性的要求。

3、本发明所述方法与现有技术相比，不需要增加设备和操作环节，因而易于掌握和推广。

附图说明

图1是实施例1和实施例2所要制造的GH2787高压转子叶片锻件的示意图；

图2是实施例1所制造GH2787高压转子叶片锻件的金相显微照片；

图3是对比例1所制造GH2787高压转子叶片锻件的金相显微照片。

具体实施方式

下面通过实施例、对比例对本发明所述细化GH2787锻件晶粒的方法作进一步说明。下述实施例和对比例中，顶锻和终锻使用的锻造设备为型号B112M的平锻机和型号K864的压力机，热处理加热和保温使用型号为TX-50的电炉。

实施例1

本实施例制造图1所示的高压转子叶片锻件，材料为GH2787，由将GH2787坯料形成锻件的锻造工艺和GH2787锻件的热处理工艺组成，所述锻造工艺依次为顶锻、终锻，所述热处理工艺依次为固溶处理、一次时效、二次时效；对GH2787坯料进行顶锻和终锻的保温温度均为1020℃，变形量均为50％；GH2787锻件的固溶处理温度为1010℃、保温时间为1.0h、冷却方式为空气冷却，一次时效的温度为800℃、保温时间为5h、冷却方式为空气冷却，二次时效的温度为700℃、保温时间为8h、冷却方式为空气冷却。所制备GH2787高压转子叶片锻件的金相显微照片见图2，从图2可以看出，所述锻件的晶粒尺寸为30μm～40μm，且晶粒尺寸均匀，无异常粗大晶粒出现。

将所制造的GH2787高压转子叶片锻件机械加工后进行振动疲劳实验，疲劳寿命达到26kgf/mm²应力，1×10⁸次循环。

对比例1

本对比例制造图1所示的高压转子叶片锻件，材料为GH2787，由将GH2787坯料形成锻件的锻造工艺和GH2787锻件的热处理工艺组成，所述锻造工艺依次为顶锻、终锻，所述热处理工艺依次为固溶处理、一次时效、二次时效；对GH2787坯料进行顶锻和终锻的保温温度均为1020℃，变形量均为50％；GH2787锻件的固溶处理温度为1190℃、保温时间为4h、冷却方式为空气冷却，一次时效的温度为1050℃、保温时间为4h、冷却方式为空气冷却，二次时效的温度为760℃、保温时间为16h、冷却方式为空气冷却。所制备GH2787高压转子叶片锻件的金相显微照片见图3，从图3可以看出，所述锻件的晶粒粗大，超过150μm，且晶粒大小存在较大差异。

将所制造的GH2787高压转子叶片锻件机械加工后进行振动疲劳实验，疲劳寿命仅为26kgf/mm²应力，2×10⁶次循环。

实施例2

本实施例制造图1所示的高压转子叶片锻件，材料为GH2787，由将GH2787坯料形成锻件的锻造工艺和GH2787锻件的热处理工艺组成，所述锻造工艺依次为顶锻、终锻，所述热处理工艺依次为固溶处理、一次时效、二次时效；对GH2787坯料进行顶锻和终锻的保温温度均为1020℃，变形量均为50％；GH2787锻件的固溶处理温度为920℃、保温时间为1.5h、冷却方式为空气冷却，一次时效的温度为700℃、保温时间为24h、冷却方式为空气冷却，二次时效的温度为600℃、保温时间为24h、冷却方式为空气冷却。所制备GH2787高压转子叶片锻件的平均晶粒尺寸为30μm，且晶粒尺寸均匀，无异常粗大晶粒出现。

将所制造的GH2787高压转子叶片锻件机械加工后进行振动疲劳实验，疲劳寿命达到26kgf/mm²应力，1×10⁸次循环。

实施例3

本实施例制造长×宽×高＝110mm×25mm×11mm的锻件，材料为GH2787，由将GH2787坯料形成锻件的锻造工艺和GH2787锻件的热处理工艺组成，所述锻造工艺为自由锻，所述热处理工艺依次为固溶处理、一次时效、二次时效；对GH2787坯料进行锻造的保温温度为970℃，变形量均为39％；GH2787锻件的固溶处理温度为940℃、保温时间为2h、冷却方式为空气冷却，一次时效的温度为780℃、保温时间为10h、冷却方式为空气冷却，二次时效的温度为680℃、保温时间为15h、冷却方式为空气冷却。所制备GH2787锻件的平均晶粒尺寸为40μm，且晶粒尺寸均匀，无异常粗大晶粒出现。