一種高溫合金冷拉材兩段式電淬火軟化退火工藝的制作方法

本發明屬于高溫合金冷拉材軟化退火工藝，具體涉及電淬火設備對高溫合金冷拉材軟化退火的應用及一種兩段式功率電加熱的軟化退火工藝，適用于大規格圓棒及六角高溫合金冷拉材的軟化退火。

背景技術：

由于高溫合金變形抗力大，六角規格的高溫合金冷拉材需要對圓形坯料進行多道次的拔制后方可成形(成品六角對面距離大于30mm的高溫合金冷拉材一般需要8個道次以上的拔制)，為了每個道次拔制的順利進行和得到良好的拔制表面質量，每個道次的拔制之前需要對坯料進行軟化退火。目前，國內對高溫合金冷拉材普遍采用的軟化退火設備為連續式輥底(煤氣/天然氣)退火爐，由于連續式輥底退火爐自身條件的限制，坯料出爐后不能快速地進行整體水淬，因此高溫合金的軟化效果不佳，不利于后續的拔制加工，導致拔制表面劃傷、裂紋或炸裂。國外對于高溫合金的生產工藝進行了技術封鎖，對于冷拉材的軟化技術避而不談，國內高溫合金冷拉材的軟化技術始終不能突破。

技術實現要素：

本發明公開一種高溫合金冷拉材兩段式電淬火軟化退火工藝，解決大規格六角高溫合金冷拉坯料軟化退火效果不佳的問題。

本發明利用電淬火設備代替連續式輥底退火爐對高溫合金冷拉坯料進行軟化退火；電淬火設備工作原理是通過控制功率(功率最高可達600kw)使以自身為電阻的坯料快速升溫，達到所需溫度后快速進行水淬，高溫合金的冷拉硬化可顯著降低。冷拉坯料經過捻尖后，尖部的截面尺寸小、電阻大，使得該部位溫升快于其它部位，將導致坯料過燒或者斷尖。為了解決過燒和斷尖的問題，避免多次切尖導致成材率下降，本發明采用兩段式功率電加熱工藝，即先進行低功率預熱，坯料捻尖部位和其它部位溫度同步恒定后，再進行較高功率電加熱，坯料到溫后快速水淬。此方法有效解決坯料捻尖部位過燒或斷尖問題。

具體工藝步驟如下：

⑴電淬火設備利用水為淬火介質，冷卻水由設備冷卻塔進行循環水控制，為了提高淬火的軟化效果，進水溫度要求低于30℃；

⑵兩段式功率加熱控制要求合理，第一段加熱功率不能過高(130kW～370kW)，避免尖部過燒而斷裂，加熱恒定溫度為低于退火溫度200℃～400℃較為適宜，第二段功率(220kW～500kW)加熱到溫1000℃～1100℃后，應快速斷電停止加熱，避免坯料過燒；

⑶坯料加熱到溫后，要求快速水淬，坯料到溫停止加熱至入水時間的不超過5s。

本發明具有下列優點：

①電淬火設備可以使以自身為電阻的坯料升溫，達到所需溫度后快速進行水淬；坯料加熱均勻、軟化效果顯著，有利于坯料后續拔制的進行，保證高溫合金冷拔材具有良好的表面質量。

②采用兩段式功率電加熱工藝可有效解決坯料捻尖部位先于其它部位到溫而導致的過燒和斷尖問題，避免了每個道次拔制前的電退火需要切尖的難題，提高了大規格六角高溫合金冷拔材的成材率。

附圖說明

圖1是GH4738合金坯料電淬火后的高倍組織照片；

圖2是GH4033合金坯料電淬火后的高倍組織照片；

圖3是GH2696合金坯料電淬火后的高倍組織照片；

圖4是GH2696合金坯料電淬火后的高倍組織照片。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細描述。

實施例1

鎳基難變形GH4738合金六角成品尺寸S9mm，坯料直徑為Φ14mm、長度3.2m～3.5m；坯料第一段加熱功率為150kW，坯料捻尖部位和正常部位溫度恒定后(740℃)，第二段加熱功率升至230kW，坯料加熱至1100℃后，坯料快速入水進行淬火(停止加熱至入水的時間短于5s)，退火后坯料硬度(HBW)為222，軟化率為42.0％，坯料表面無燒損,晶粒組織如圖1所示，晶粒度4級，無過燒和過熱現象。

實施例2

鎳基GH4033合金六角成品尺寸S19mm，坯料直徑為Φ25mm、長度2.0m～2.5m，坯料第一段加熱功率為180kW，坯料捻尖部位和正常部位溫度恒定后(800℃)，第二段加熱功率升至300kW，坯料加熱至1080℃后，坯料快速入水進行淬火(停止加熱至入水的時間小于5s)，退火后坯料硬度(HBW)為179，軟化率為33.5％，坯料表面無燒損,如圖2所示，晶粒度4.5級，無過燒和過熱現象。

實施例3

鐵基GH2696合金六角成品尺寸S32mm，坯料直徑為Φ42mm、長度3.2m～3.6m，坯料第一段加熱功率為350kW，坯料捻尖部位和正常部位溫度恒定后(900℃)，第二段加熱功率升至450kW，坯料加熱至1060℃后，坯料快速入水進行淬火(停止加熱至入水的時間小于5s)，退火后坯料硬度(HBW)為176，軟化率為22.1％，坯料表面無燒損,如圖3所示，晶粒度8級，無過燒和過熱現象。

實施例4

鐵基GH2696合金六角成品尺寸S36mm，坯料直徑為Φ47mm、長度2.8m～3.2m，坯料第一段加熱功率為350kW，坯料捻尖部位和正常部位溫度恒定后(900℃)，第二段加熱功率升至450kW，坯料加熱至1080℃后，坯料快速入水進行淬火(停止加熱至入水的時間小于5s)，淬火后坯料硬度(HBW)為169，軟化率為22.1％，坯料表面無燒損,如圖4所示，晶粒度7.5級，無過燒和過熱現象。

表1高溫合金冷拉坯料電淬火軟化退火前后硬度對比。

表1