下载文档原格式
GH4169合金超大异形环件制造工艺研究GH4169合金是以体心四方的γ″和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253~700℃范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金之首，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
该合金的另一特点是合金的组织对热加工工艺特别敏感[1]。
不同的加工工艺可获得不同性能的合金制件，这为获得不同要求的零件提供了可能，也给成形工艺提出了较高的要求[2]。
飞机发动机机匣类锻件，所用材料一般为GH4169等难变形合金材料，且锻件较大、高度较高，受工艺水平和设备能力的限制，传统的生产方法是将整个机匣分段制造后再焊接组装，不仅浪费大量珍贵材料，增加机加工时，还破坏了锻件的完整性，面临焊接变形和焊接处的性能下降等系列问题，影响航空发动机的研制和生产。
为摆脱上述不利情况，此次研制的机匣锻件采用异形整体轧制技术，直接将整个机匣进行整体成型，不仅节约大量材料，降低加工成本，最重要是不用分段生产再进行焊接，提高了机匣的均匀性及整体性能水平。
锻件情况锻件材料为GH4169合金，该合金变形抗力大，流动性较差，给锻件成形带来困难。
另外，该合金对变形程度和变形温度较敏感，控制不当容易造成锻件组织及性能不达标。
粗加工锻件外形尺寸见图1，锻件重量为4675kg。
在此之前，国内还未生产过重量接近5t的GH4169合金异形环件。
成形工艺分析1 技术难点（1）该锻件需用棒材规格为φ750mm，在国内是首次使用如此大规格的棒材生产锻件。
大规格棒材的组织很难做到细小均匀，需要后期的锻造给予充分的变形，使锻件的组织趋于均匀细小。
（2）锻件为碗状异形环件，锻件斜度较大，其大头和小头尺寸相差较大，内径大小头相差370mm，外径大小头相差350mm，高度达765mm，成形困难。
大型长轴类GH4169合金锻件的成形工艺
刘珍余;李爱民
【期刊名称】《钢铁研究学报》
【年(卷),期】2003()z1
【摘要】介绍了大型长轴类GH4169合金锻件的成形工艺,分析了锻件锻造成形存在的困难.在工艺制定及模具设计上采用特殊优化工艺和相应的措施,成功地锻造了外形尺寸和各项性能均合格的锻件,为同类产品的锻造生产提供了参考依据.
【总页数】3页(P344-346)
【关键词】大型长轴类锻件;GH4169合金;局部成形;变截面
【作者】刘珍余;李爱民
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TG132.3
【相关文献】
1.长轴类T形截面锻件自由锻成形过程分析 [J], 陈新倬;门正兴
2.长轴类T形截面锻件自由锻成形过程分析 [J], 李立峰
3.轴类锻件立式锻造超镦粗比时锻件成形工艺的研究 [J], 姚毅; 陈艳杰; 于世方; 杨成忠
4.7050铝合金长轴筋板类锻件淬火残余应力消减工艺研究 [J], 吴锡伟;吴道祥;许开春
5.薄壁、深腔、异形大孔的大型长轴类锻件模锻成形 [J], 黄虹;袁灿伦;刘群英;伍光凤
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GH4169合金涡轮盘热模锻中晶粒尺寸演变的数值模拟与分析1. 绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容与目标1.4 研究方法和流程2. GH4169合金涡轮盘热模锻工艺分析2.1 热模锻过程简介2.2 GH4169合金的工艺性能分析2.3 工艺参数设定3. 数值模拟方法及实现3.1 模型建立与网格划分3.2 材料本构模型及本构参数确定3.3 数值计算方法及参数设置4. 晶粒尺寸演变数值模拟结果与分析4.1 变形过程中晶粒尺寸的变化规律4.2 外力应力场和晶界迁移对晶粒尺寸分布的影响4.3 晶粒尺寸分布的统计分析5. 结论与展望5.1 结论总结5.2 研究中存在的问题和不足5.3 下一步研究方向参考文献1. 绪论1.1 研究背景和意义随着工业技术的发展，铸造、锻造、切削等传统成形加工技术已经不能满足高温合金零件制造的需求，而热模锻技术由于其高效、高精度的特点，成为高温合金零件制造中重要的成形加工技术。
GH4169合金，是一种高温合金，其在高温环境下具有良好的耐腐蚀和高温力学性能，因此广泛应用于航空发动机、核电站和航天器等领域。
在GH4169合金零件制造的过程中，由于合金本身的高强度和高硬度，热模锻是最常用的成形加工技术之一。
在热模锻过程中，由于高温和外力的作用，GH4169合金晶粒会发生尺寸的变化，而晶粒尺寸的变化直接影响零件的力学性能和疲劳寿命，因此对晶粒尺寸的研究具有重要的意义。
1.2 国内外研究现状针对热模锻中晶粒尺寸的研究，国内外学者已经进行了许多研究。
在数值模拟方面，有限元方法是热模锻过程数值模拟的主要方法之一。
国内外学者使用有限元方法对热模锻过程中晶粒尺寸的演变进行了研究，如Lin等人使用3D有限元方法对GH4169合金热模锻过程进行数值模拟，研究了晶粒尺寸的变化规律。
Shi等人采用等效细化法对GH4169合金热模锻过程进行数值模拟，研究了晶粒尺寸的统计分布规律。
gh4169合金铸态组织特征及均匀化处理工艺gh4169合金是一种镍基高温合金，具有优异的高温性能和抗氧化腐蚀性能。
它广泛应用于航空航天、石油化工、核工业等领域。
在铸造过程中，gh4169合金的组织特征对其性能影响巨大。
为了进一步提高合金的性能，常常需要进行均匀化处理。
本文将详细介绍gh4169合金的铸态组织特征以及均匀化处理工艺。
gh4169合金的铸态组织特征主要包括γ晶粒、γ'相、γ''相和析出物。
γ晶粒是合金的主要组织，具有面心立方结构。
γ'相是合金的强化相，具有面心立方结构。
在高温下，γ晶粒中会细化析出γ'相，从而提高合金的强度和耐腐蚀性能。
γ''相是一种刃的奥氏体相，可以在高温下析出，减少合金的称谓力。
gh4169合金的铸态组织通常具有较大的晶粒尺寸和不均匀的分布。
这是由于合金的高熔点和高黏度导致熔体流动性能差，以及冷却速率的不均匀性所致。
同时，在浇注过程中可能存在的气孔、夹杂物等缺陷也会对合金的组织产生影响。
这些不理想的组织特征会降低合金的力学性能和热稳定性能。
为了改善gh4169合金的组织特征，常常采用均匀化处理。
均匀化处理是通过热处理过程中的固溶和沉淀反应，使合金的组织均匀化。
具体步骤包括固溶退火和时效处理。
固溶退火是将gh4169合金加热到固溶温度，持温一段时间后快速冷却至室温。
固溶退火可以溶解合金中的γ'相，使合金的组织变为单一的γ相。
固溶温度通常为1000-1150摄氏度，持温时间根据合金的厚度和尺寸可以在30分钟至4小时之间。
快速冷却可以防止γ'相重新析出。
时效处理是在固溶退火后，将合金加热到一定温度持续一段时间。
时效处理的目的是使合金中的γ'相回归到固溶态，均匀分布在γ相中。
时效处理温度通常为750-900摄氏度，持温时间为2-16小时。
时效处理后的合金具有较细小、均匀的γ'相沉淀，提高了合金的强度和耐腐蚀性能。
GH4169合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。
能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
1GH4169概述GH4169带材样件该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中向析出和溶解规律及组织与工艺、性能的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。
供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。
可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
1.1GH4169材料牌号GH4169(GH169）1.2GH4169相近牌号Inconel718（美国），NC19FeNb(法国）1.3GH4169材料的技术标准GJB2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规范》HB6702-1993《WZ8系列用GH4169合金棒材》Q/6S1034-1992《高温紧固件用GH4169合金棒材》Q/3B548-1996《GH4169合金锻件》Q/3B548-1996《GH4169合金锻件》Q/3B4048-1993《YZGH4169合金棒材》Q/3B4050-1993《GH4169合金板材》Q/3B4051-1993《GH4169合金丝材》GB/T14992-2005《高温合金》1.4GH4169化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，件表1-1。
优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增强强化相的数量，提高抗疲劳的含量，提高材料的纯度和综合性能。
核能应用的GH4169合金，需控制硼的含量（其他元素成分不变），具体含量有工序双方协商确定。
高温合金简介编制单位威励集团编制时间2020年07月页次共2页（上海威励金属集团有限公司，上海201601）①③⑥--*****--⑥①⑧④--****--⑤⑧②⑧GH4169沉淀强化镍基高温合金GH4169特性及应用领域概述：该合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、***、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。
能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
GH4169相近型号：Inceonel718、UNS NO7718(mei国)、NC19FeNb(法国)、W.Nr.2.4668(德国)GH4169化学成份：（GB/T14992-2005）合金型号%镍Ni铬Cr铁Fe钼Mo铌Nb钴Co碳C锰Mn硅SiliuS铜Cu铝Al钛TiGH416 9小5017余量2.8 4.750.200.65标准55213.3 5.501.00.080.350.350.0150.300.80 1.15GH4169物理性能：密度熔点热导率比热容弹性模剪切模电阻率泊松比线膨胀系数g/cm 3℃λ/(W/m•℃)J/kg•℃量GPa量GPaμΩ•m a/10-6℃-18.241260132014.7(100℃)435199,977,2---0.311.8(20~100℃)。
常州市天志金属材料有限公司一、GH4169 概述GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。
供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。
可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国)1.3 GH4169 材料的技术标准GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》GJB 1953《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》GJB 3317《航空用高温合金热轧板材规范》GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》GJB 2611《航空用高温合金冷拉棒材规范》YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》GB/T14993《转动部件用高温合金热轧棒材》GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》GB/T14995 《高温合金热轧板》GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》HB 5199《航空用高温合金冷轧薄板》HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》HB 6072 《WZ8系列用GH4169合金棒材》1.4 GH4169 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。
gh4169热处理工艺晶粒尺寸-回复gh4169热处理工艺晶粒尺寸是指对gh4169合金在热处理过程中晶粒的大小进行控制。
晶粒尺寸的大小直接影响到gh4169合金的力学性能、抗氧化性能和耐腐蚀性能。
本文将从gh4169合金的晶体结构入手，详细介绍gh4169热处理工艺对晶粒尺寸控制的方法。
第一部分：gh4169合金的晶体结构gh4169合金是一种高温合金，主要由镍、铬、钼等元素组成。
它具有良好的机械性能和耐高温性能，被广泛应用于航空、航天等领域。
gh4169合金的晶体结构为面心立方结构，晶面上堆积了大量的原子，形成了晶粒。
晶粒尺寸的大小取决于原子的排列方式和晶体的生长过程。
第二部分：gh4169热处理工艺对晶粒尺寸的影响1. 固溶处理：gh4169合金进行固溶处理时，会使合金内部的溶质原子重新分布，从而影响晶粒尺寸的形成。
固溶处理通常在高温下进行，使溶质原子均匀地分散在基体中，从而得到较细小的晶粒尺寸。
2. 冷却速率控制：在gh4169合金的冷却过程中，冷却速率的快慢对晶粒尺寸的形成起着关键的作用。
快冷会导致晶粒尺寸较细小，而慢冷则会导致晶粒尺寸较大。
因此，在热处理过程中控制冷却速率是控制晶粒尺寸的重要手段之一。
第三部分：gh4169热处理工艺中的晶粒尺寸控制方法1. 固溶处理温度控制：固溶处理温度是控制晶粒尺寸的重要参数之一。
晶粒尺寸与固溶处理温度呈反比关系，即温度越高，晶粒尺寸越小。
因此，在进行gh4169合金的固溶处理时，需要精确控制固溶温度，以获得所需的晶粒尺寸。
2. 冷却速率控制：在冷却过程中，合金的冷却速率直接影响晶粒尺寸的形成。
快速冷却会促进细小晶粒的形成，而慢速冷却则有利于大晶粒的生成。
因此，在热处理中控制冷却速率是控制晶粒尺寸的关键。
3. 热处理时间控制：热处理时间也对晶粒尺寸的形成有一定的影响。
短时间的热处理往往会导致晶粒尺寸较大，而长时间的热处理则有助于细小晶粒的形成。
因此，在进行gh4169合金的热处理时，需要根据实际情况合理控制热处理时间。
gh4169高温合金螺栓热锻成型工艺
GH4169高温合金螺栓热锻成型工艺
简介
•GH4169高温合金是一种用于航空发动机的关键材料，具有良好的耐高温、耐腐蚀和高强度特性。
•热锻成型是一种常用的加工工艺，可通过加热和塑性变形使材料形成所需形状。
工艺步骤
1.材料准备：
–GH4169高温合金坯料。
2.加热：
–将坯料放入专用的高温炉中进行加热。
–控制加热温度和保温时间以保证材料达到适宜的塑性。
3.锻造：
–在加热后，将材料放入锻造模具中。
–通过施加压力和变形力，使材料在模具内成型。
–调整锻造温度和锻造速度以控制成型过程中的细化度和结构均匀性。
4.冷却和退火：
–锻造后，将成型的材料快速冷却，以固定其形状。
–接着进行热处理，通过退火过程减少内应力，提高材料的机械性能。
5.后续加工：
–根据实际需求，对锻造完成的螺栓进行机械加工和表面处理，以满足设计要求。
工艺优势
•高温合金材料经过热锻成型，结构更加致密，晶粒更加细小，提高了材料的强度和韧性。
•热锻成型工艺能够在保证高温合金材料良好塑性的情况下，快速成型，提高生产效率。
•锻造成型后的材料具有高温抗变形性能，适用于长时间在高温环境下使用的要求。
工艺注意事项
•加热温度和保温时间需要严格控制，以避免过热导致材料的烧结现象。
•锻造时需要控制锻造力度和速度，避免过度变形导致材料的断裂和缺陷。
•冷却和退火的过程需要合理设计，以避免材料内部产生过大的应力和变形。
结论
通过热锻成型工艺对GH4169高温合金螺栓进行加工，可以提高材料的机械性能和耐高温性能，满足航空发动机等领域对材料性能和使用要求的需求。
在实际生产中，需要严格控制工艺参数，确保成型的螺栓具有良好的质量和性能。
工艺的发展和应用
•GH4169高温合金螺栓热锻成型工艺是在传统锻造工艺的基础上发展起来的。
•随着航空航天、能源等领域对高温合金材料需求的增加，热锻成型工艺被广泛应用于生产中。
•在航空发动机制造中，高温合金螺栓热锻成型能够提供可靠的连接，确保发动机的正常运行。
•同时，该工艺还在石油化工、核电等领域中得到应用，提供可靠的高温、高压环境下的连接件。
工艺发展的挑战和解决方案
•在高温合金螺栓热锻成型过程中，仍存在一些挑战，如材料的烧结、成型精度的控制等问题。
•为了解决这些问题，需采取以下措施：
1.优化加热工艺，确保材料的均匀加热，避免出现局部过热
和烧结现象。
2.进一步改进锻造模具的设计，提高成型精度和表面质量。
3.引入先进的数值模拟和控制系统，以实现工艺参数的精细
调整和自动化控制。
结语
GH4169高温合金螺栓热锻成型工艺是一种重要的加工工艺，能够为航空、能源等领域提供高强度、高温耐受的连接件。
在工艺的应用和发展过程中，需要不断解决的挑战，但随着技术的进步和改进，热锻成型工艺将更好地满足产业发展的需求，为各个领域带来更大的发展空间。
