RU2419675C1 - Procedure for thermal treatment of disk blanks out of granulated high alloyed nickel alloys with base micro-crystal structure micro-duplex - Google Patents
Procedure for thermal treatment of disk blanks out of granulated high alloyed nickel alloys with base micro-crystal structure micro-duplex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419675C1 RU2419675C1 RU2010103921/02A RU2010103921A RU2419675C1 RU 2419675 C1 RU2419675 C1 RU 2419675C1 RU 2010103921/02 A RU2010103921/02 A RU 2010103921/02A RU 2010103921 A RU2010103921 A RU 2010103921A RU 2419675 C1 RU2419675 C1 RU 2419675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- micro
- disk
- quenching
- duplex
- Prior art date
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении заготовок дисков для газотурбинных двигателей из гранулированных высоколегированных никелевых сплавов с исходной микрокристаллической структурой «микродуплекс».The present invention relates to the field of metallurgy and can be used in the manufacture of disk blanks for gas turbine engines from granular highly alloyed nickel alloys with the original microcrystalline structure "microduplex".
Известен способ термообработки суперсплава на основе никеля, включающий операцию горячей ковки при температуре между температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава минус 95°C и температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава минус 45°C при скорости деформации от 5*10-5 до 2*10-2 с-1 и при степени деформации выше 0,1, после которой следует охлаждение детали, последующую промежуточную термообработку при температуре между температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава минус 95°C и температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава минус 30°C в течение 1-24 ч и термообработку, осуществляемую при температуре между температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава плюс 5 С и температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава плюс 25° в течение 1-4 ч. По второму варианту способа после горячей ковки проводят изотермическую выдержку при температуре между температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава минус 95°C и температурой точки сольвуса γ'-фазы минус 30°C в течение 1-60 мин, начиная с момента, когда сплав еще находится при температуре ковки. По третьему варианту после изотермической выдержки осуществляют термообработку при температуре между температурой точки сольвуса γ'-фазы суперсплава минус 95°C и температурой точки сольвуса γ'-фазы минус 30°C в течение 1-24 ч. Способ позволяет повысить устойчивость сплавов к трещинообразованию при высоких температурах (патент JP 3926877, 8 22С 19/05, 06.06.2007 г.).A known method of heat treatment of a nickel-based superalloy, including the operation of hot forging at a temperature between the temperature of the solvus point of the γ'-phase of the superalloy minus 95 ° C and the temperature of the solvus point of the γ'-phase of the superalloy minus 45 ° C at a strain rate of 5 * 10 -5 to 2 * 10 -2 s -1 and with a degree of deformation above 0.1, followed by cooling of the part, followed by intermediate heat treatment at a temperature between the temperature of the solvus point of the γ'-phase of the superalloy minus 95 ° C and the temperature of the solvus point of the γ'-phase of the superalloy minus 30 ° C over 1-24 hours and heat treatment carried out at a temperature between the temperature of the solvus point of the γ'-phase of the superalloy plus 5 ° C and the temperature of the solvus point of the γ'-phase of the superalloy plus 25 ° for 1-4 hours. According to the second variant of the method, isothermal is carried out after hot forging holding at a temperature between the temperature of the solvus point of the γ'-phase of the superalloy minus 95 ° C and the temperature of the solvus point of the γ'-phase minus 30 ° C for 1-60 minutes, starting from the moment when the alloy is still at the forging temperature. According to the third option, after isothermal exposure, heat treatment is carried out at a temperature between the solvus point of the γ'-phase of the superalloy minus 95 ° C and the temperature of the solvus point of the γ'-phase minus 30 ° C for 1-24 hours. The method allows to increase the resistance of alloys to cracking at high temperatures (patent JP 3926877, 8 22C 19/05, 06/06/2007).
Недостатками этого способа является получение низкого уровня жаропрочности при повышенных температурах.The disadvantages of this method is to obtain a low level of heat resistance at elevated temperatures.
Известен способ и устройство для термической обработки дисков из жаропрочного сплава с двухфазной структурой, включающий термическую обработку для получения различных микроструктур на участках ступицы и обода диска. Устройство для термической обработки можно удалить из печи и разобрать, обеспечивая быструю принудительную воздушную или масляную закалку диска. При обработке на твердый раствор обод диска нагревают выше температуры сольвуса для получения крупнозернистой структуры, способствующей максимальной устойчивости к ползучести и распространению трещин при рабочей температуре диска. Для получения мелкозернистой структуры, обеспечивающей максимальные прочность и сопротивление малоцикловой усталости, на участке ступицы диска поддерживают температуру обработки на твердый раствор ниже температуры сольвус материала диска (патент US №6660110 ВА, 7 C22F 1/10, 09.12.2003 г.), прототип.A known method and device for heat treatment of disks of a heat-resistant alloy with a two-phase structure, including heat treatment to obtain various microstructures in the areas of the hub and rim of the disk. The heat treatment device can be removed from the furnace and disassembled, providing fast forced air or oil quenching of the disk. When processing a solid solution, the rim of the disk is heated above the solvus temperature to obtain a coarse-grained structure that contributes to maximum creep resistance and crack propagation at the working temperature of the disk. To obtain a fine-grained structure that provides maximum strength and resistance to low-cycle fatigue, the temperature of the solid solution treatment is maintained at a portion of the disk hub below the temperature of the solvus material of the disk (US patent No. 6660110 VA, 7 C22F 1/10, 12/09/2003), prototype.
Недостатками этого способа является получение низкого уровня жаропрочности при повышенных (650-750°С) температурах в зоне обода заготовок за счет снижения скорости охлаждения на начальном этапе закалки из-за необходимости удаления специального устройства и освобождения поверхности материала для обеспечения требуемой скорости охлаждения. Снижение жаропрочности приводит к уменьшению длительности ресурсных характеристик и увеличению расхода дефицитных дорогостоящих материалов.The disadvantages of this method is to obtain a low level of heat resistance at elevated (650-750 ° C) temperatures in the zone of the rim of the workpieces by reducing the cooling rate at the initial stage of hardening due to the need to remove a special device and release the surface of the material to provide the required cooling rate. The decrease in heat resistance leads to a decrease in the duration of the resource characteristics and an increase in the consumption of scarce expensive materials.
Предлагается способ термической обработки заготовок дисков из гранулированных высоколегированных никелевых сплавов с исходной микрокристаллической структурой «микродуплекс», заключающийся в нагреве под закалку при температуре на 15-35°C ниже температуры сольвуса γ'-фазы и выдержке при этой температуре в течение 4-5 часов, закалке и старении, при этом нагрев и выдержку заготовок дисков перед закалкой проводят с предварительным нагружением локальной периферийной зоны заготовки с деформационным воздействием, равным 0,03-0,10 кг/мм2, обеспечивающим в зоне нагружения режим ползучести, трансформацию структуры «микродуплекс» в матричную и увеличение жаропрочности при повышенных температурах.A method is proposed for heat treatment of disk blanks from granular highly alloyed nickel alloys with the initial microcrystalline microduplex structure, which consists in quenching heating at a temperature of 15-35 ° C below the temperature of the solvus of the γ'-phase and holding at this temperature for 4-5 hours , quenching and aging, while heating and maintaining the disk blanks before quenching is performed with a local peripheral preloading preform deformation zone with exposure equal to 0.03-0.10 kg / mm 2, to ensure ayuschim loading zone in the creep mode transformation structure "microduplex" in the matrix and increase the heat resistance at elevated temperatures.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что нагрев под закалку при температуре на 15-35°C ниже температуры сольвуса γ'-фазы ведут в условиях с предварительным нагружением локальной периферийной зоны заготовки со структурой «микродуплекс» с деформационным воздействием, равным 0,03-0,10 кг/мм2, обеспечивающим в зоне нагружения режим ползучести, трансформацию структуры «микродуплекс» в матричную и увеличение жаропрочности при повышенных температурах.The proposed method differs from the prototype in that the hardening at a temperature of 15-35 ° C below the solvus temperature of the γ'-phase is carried out under conditions with preliminary loading of the local peripheral zone of the workpiece with the structure of "micro duplex" with a deformation effect of 0.03- 0.10 kg / mm 2 , providing creep in the loading zone, transformation of the microduplex structure into a matrix, and an increase in heat resistance at elevated temperatures.
Технический результат - повышение жаропрочных свойств периферийной зоны заготовок дисков из гранулированных высоколегированных никелевых сплавов с исходной микрокристаллической структурой «микродуплекс», трансформированной в матричную, при температурах 650-750°C, что позволяет увеличить длительность ресурсных характеристик получаемых дисков и уменьшить расход дефицитных дорогостоящих материалов изготавливаемых деталей.EFFECT: increased heat-resistant properties of the peripheral zone of disk blanks from granular highly alloyed nickel alloys with the initial microcrystalline microduplex structure transformed into a matrix at temperatures of 650-750 ° C, which allows to increase the durability of the resulting disks and reduce the consumption of scarce expensive materials manufactured details.
Предлагаемый способ позволяет управлять типом структуры и, главным образом, размером зерна, который является важнейшей функцией, определяющей комплекс механических свойств при эксплуатационных режимах. Путем создания в материале определенного состояния межфазных и межзеренных границ, управления долей протяженности того или иного их вида можно в значительной степени изменять характеристики механических свойств, в частности жаропрочность материала. Так, микрокристаллическая структура типа «микродуплекс» обладает высокими характеристиками прочности и сопротивлением малоцикловой усталости, с увеличением размера зерна и созданием матричной структуры повышается такой важный показатель конструкционной прочности жаропрочных сплавов, как жаропрочность, главным образом, в интервале рабочих температур 650-750°C.The proposed method allows you to control the type of structure and, mainly, grain size, which is the most important function that determines the set of mechanical properties under operating conditions. By creating a certain state of interphase and grain boundaries in the material, controlling the proportion of the length of one or another of their types, it is possible to significantly change the characteristics of mechanical properties, in particular the heat resistance of the material. Thus, a microcrystalline microduplex type structure has high strength characteristics and low-cycle fatigue resistance, with an increase in grain size and the creation of a matrix structure, such an important indicator of the structural strength of heat-resistant alloys increases as heat resistance, mainly in the temperature range of 650-750 ° C.
Получение высоких значений жаропрочности в указанном температурном интервале, соответствующем рабочим температурам работы газотурбинного двигателя, позволяет увеличить длительность ресурсных характеристик получаемых дисков и уменьшить расход дефицитных дорогостоящих материалов изготавливаемых деталей.Obtaining high values of heat resistance in the specified temperature range corresponding to the operating temperatures of the gas turbine engine, allows to increase the duration of the resource characteristics of the resulting disks and reduce the consumption of scarce expensive materials of manufactured parts.
ПримерExample
Предварительно на заготовку диска из гранулированного высоколегированного сплава ВВ750ПД с исходной микрокристаллической структурой «микродуплекс» диаметром 550 мм помещали груз («деформирующую» шайбу) весом 1500 кг таким образом, чтобы обеспечить нагружение локальной периферийной зоны (обода) заготовки шириной 25 мм с деформационным воздействием, равным 0,038 кг/мм2, создающим в зоне нагружения режим высокотемпературной ползучести. Далее заготовку диска с исходной микрокристаллической структурой «микродуплекс» и «деформирующей» шайбой подвергали термической обработке при температуре 1180°C, что на 25°C ниже температуры сольвус γ'-фазы, и изотермической выдержке в течение 4,5 часов, затем принудительно охлаждали до комнатной температуры и подвергали двухступенчатому старению, сначала при температуре 830°C в течение 24 часов с охлаждением на воздухе, затем при температуре 700°C в течение 16 часов и охлаждением на воздухе.Previously, a load (deforming washer) of 1500 kg in weight was placed on a disk blank of a granular highly alloyed alloy BB750PD with an initial microcrystalline microduplex structure of 550 mm in diameter so as to provide loading of the local peripheral zone (rim) of the workpiece 25 mm wide with a deformation effect, equal to 0.038 kg / mm 2 , which creates a high-temperature creep regime in the loading zone. Next, the disk preform with the initial microcrystalline microduplex structure and the deforming washer was subjected to heat treatment at a temperature of 1180 ° C, which is 25 ° C lower than the solvus of the γ'-phase, and isothermal exposure for 4.5 hours, then it was forcedly cooled to room temperature and subjected to two-stage aging, first at a temperature of 830 ° C for 24 hours with cooling in air, then at a temperature of 700 ° C for 16 hours and cooling in air.
В периферийной зоне (ободе) под действием «деформирующей» шайбы в процессе термической обработки произошла трансформация структуры из «микродуплекс» в матричную. В периферийной зоне на толщине 25 мм была сформирована однородная крупнокристаллическая структура (матричная) с размером зерна γ-фазы, равным 35-40 мкм, и объемной долей зерен γ'-фазы около 2%. В зоне ступицы была сохранена микрокристаллическая структура «микродуплекс» с размером зерна твердого раствора 15 мкм и зерен γ'-фазы 10 мкм и их объемной долей около 20%.In the peripheral zone (rim) under the influence of the "deforming" washer during the heat treatment, the structure was transformed from "micro duplex" to the matrix. A homogeneous coarse-crystalline (matrix) structure with a grain size of the γ phase equal to 35–40 μm and a volume fraction of grains of the γ ′ phase of about 2% was formed in the peripheral zone at a thickness of 25 mm. The microcrystalline microduplex structure with a grain size of a solid solution of 15 μm and grains of the γ'-phase of 10 μm and their volume fraction of about 20% was preserved in the hub zone.
Сравнительные механические свойства заготовок из сплава ВВ750ПД, изготовленных по двум способам, известному и предлагаемому способу, с различными структурными параметрами показаны в таблице.Comparative mechanical properties of billets of alloy BB750PD, manufactured by two methods, known and proposed method, with various structural parameters are shown in the table.
Из данных, представленных в таблице, видно, что по сравнению с известным способом предлагаемый способ позволил увеличить жаропрочность материала при температуре 650°C - на 35%. Также показано, что предлагаемый способ, позволяющий трансформировать структуру от «микродуплекс» до матричной (крупнокристаллической), обеспечивает увеличение жаропрочности в периферийной зоне (ободе) по сравнению со ступицей при температуре 650°C - на 4%; при температуре 750°C - на 9%.From the data presented in the table, it can be seen that compared with the known method, the proposed method allowed to increase the heat resistance of the material at a temperature of 650 ° C - by 35%. It is also shown that the proposed method, which allows you to transform the structure from "micro duplex" to the matrix (coarse), provides an increase in heat resistance in the peripheral zone (rim) compared with the hub at a temperature of 650 ° C - by 4%; at a temperature of 750 ° C - by 9%.
Повышение жаропрочности периферийной зоны заготовок дисков в интервале рабочих температур газотурбинного двигателя, изготовленных в соответствии с предлагаемым способом, позволяет более чем на 50% увеличить длительность ресурсных характеристик и снизить расход дефицитных материалов на 15-20%.Increasing the heat resistance of the peripheral zone of the disk blanks in the operating temperature range of a gas turbine engine made in accordance with the proposed method allows increasing the duration of resource characteristics by more than 50% and reducing the consumption of scarce materials by 15-20%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103921/02A RU2419675C1 (en) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Procedure for thermal treatment of disk blanks out of granulated high alloyed nickel alloys with base micro-crystal structure micro-duplex |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103921/02A RU2419675C1 (en) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Procedure for thermal treatment of disk blanks out of granulated high alloyed nickel alloys with base micro-crystal structure micro-duplex |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2419675C1 true RU2419675C1 (en) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010103921/02A RU2419675C1 (en) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Procedure for thermal treatment of disk blanks out of granulated high alloyed nickel alloys with base micro-crystal structure micro-duplex |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2419675C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697684C1 (en) * | 2018-07-05 | 2019-08-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of stage-by-stage quenching of blanks from granulated heat-resistant nickel alloys |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2119842C1 (en) * | 1996-06-21 | 1998-10-10 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | Method for manufacturing axially symmetrical parts and blank making process for performing the same |
| RU2187403C2 (en) * | 2000-03-15 | 2002-08-20 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | Method for making complex-profile axially symmetrical parts of hard-to-form multiphase alloys and apparatus for performing the same |
| US6660110B1 (en) * | 2002-04-08 | 2003-12-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat treatment devices and method of operation thereof to produce dual microstructure superalloy disks |
-
2010
- 2010-02-08 RU RU2010103921/02A patent/RU2419675C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2119842C1 (en) * | 1996-06-21 | 1998-10-10 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | Method for manufacturing axially symmetrical parts and blank making process for performing the same |
| RU2187403C2 (en) * | 2000-03-15 | 2002-08-20 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | Method for making complex-profile axially symmetrical parts of hard-to-form multiphase alloys and apparatus for performing the same |
| US6660110B1 (en) * | 2002-04-08 | 2003-12-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat treatment devices and method of operation thereof to produce dual microstructure superalloy disks |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697684C1 (en) * | 2018-07-05 | 2019-08-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of stage-by-stage quenching of blanks from granulated heat-resistant nickel alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10196724B2 (en) | Method for manufacturing Ni-based super-heat-resistant alloy | |
| RU2368695C1 (en) | Method of product's receiving made of high-alloy heat-resistant nickel alloy | |
| AU2016200033B2 (en) | Thermo-mechanical processing for nickel-base alloys | |
| CN101480689B (en) | Near-isothermal forging method of two-phase titanium alloy disc-shaped forging | |
| JP5305597B2 (en) | Local heat treatment to improve fatigue resistance of turbine components | |
| TWI483793B (en) | Method for die forging and method for manufacturing forgings | |
| CN105283574B (en) | Ni-based superalloy and method for producing same | |
| US10526689B2 (en) | Heat-resistant Ti alloy and process for producing the same | |
| CN101804441B (en) | Near-isothermal forging method of TC17 biphase titanium alloy disc forge piece | |
| CA3001298C (en) | Optimization of aluminum hot working | |
| CN107427897A (en) | The manufacture method of Ni base superalloy | |
| JP2011080146A (en) | Method of heat treating ni-based superalloy article and article made thereby | |
| RU2657892C2 (en) | High strength titanium alloy with alpha-beta structure | |
| WO2015008343A1 (en) | Ni-BASED ALLOY PRODUCT AND METHOD FOR PRODUCING SAME, AND Ni-BASED ALLOY MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING SAME | |
| US20120006452A1 (en) | Method of improving the mechanical properties of a component | |
| JP5994951B2 (en) | Method for producing Fe-Ni base superalloy | |
| US20100316525A1 (en) | TiAl-BASED ALLOY, PROCESS FOR PRODUCING SAME, AND ROTOR BLADE USING SAME | |
| CN106756685A (en) | A kind of method for refining nickel-based high-temperature alloy forge piece grain structure | |
| CN116411231B (en) | Grain refinement method for free forging nickel-based superalloy | |
| KR20120017896A (en) | Manufacturing Method of Nickel-Based Super Heat-resistant Alloy Shaped Ring with Uniform Structure | |
| US7138020B2 (en) | Method for reducing heat treatment residual stresses in super-solvus solutioned nickel-base superalloy articles | |
| CN115852128B (en) | A method to eliminate mixed crystals in the head of cold-drawn GH4738 alloy bolts | |
| RU2419675C1 (en) | Procedure for thermal treatment of disk blanks out of granulated high alloyed nickel alloys with base micro-crystal structure micro-duplex | |
| CN107937850A (en) | A kind of method by being heat-treated lifting nickel-base alloy forging structural homogenity | |
| JP4259863B2 (en) | Method for manufacturing high load capacity member made of TiAl alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180209 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190221 |