本發明屬于鍛件晶粒細化領域，特別涉及一種細化GH2787鍛件晶粒的方法。

背景技術：

GH2787材料是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，具有較高的強度水平，具有良好的熱加工塑性。長期使用溫度范圍500℃～750℃，最高使用溫度800℃，可用于制造工作溫度700℃～800℃的燃氣渦輪或其它發動機的工作葉片，工作溫度500℃～700℃的壓氣機葉片，工作溫度750℃的渦輪盤、轉向器和環等鍛件。

用GH2787材料制造發動機、壓氣機葉片及渦輪盤、轉向器和環等構件，主工藝路線為鍛造-熱處理-機械加工，其中鍛造-熱處理工藝決定鍛件的晶粒尺寸，而鍛件晶粒尺寸的大小決定所制造產品的性能。現有技術表明，GH2787鍛件均產生晶粒尺寸超過150μm的粗大晶粒，在解剖面上晶粒大小存在較大差異，因此用此種材料制造的發動機葉片無法通過26kgf/mm²應力，2×10⁷循環的疲勞試驗，不能滿足航空發動機高疲勞載荷要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種細化GH2787鍛件晶粒的方法，以便通過鍛件晶粒的細化提高鍛件的機械性能。

本發明所述細化GH2787鍛件晶粒的方法，由將GH2787坯料形成鍛件的鍛造工藝和GH2787鍛件的熱處理工藝組成，所述熱處理工藝依次為固溶處理、一次時效、二次時效，對GH2787坯料進行鍛造的保溫溫度為950℃～1050℃，變形量為25％～65％；GH2787鍛件的固溶處理溫度為900℃～1020℃、保溫時間為0.5h～2.5h、冷卻方式為空氣冷卻，一次時效的溫度為700℃～800℃、保溫時間為5h～24h、冷卻方式為空氣冷卻，二次時效的溫度為600℃～700℃、保溫時間為8h～24h、冷卻方式為空氣冷卻。

上述方法中，所述鍛造工藝為模鍛或自由鍛。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、采用本發明所述方法得到的GH2787鍛件，晶粒尺寸為30μm～40μm，且晶粒尺寸均勻，無異常粗大晶粒出現，較現有技術制造的GH2787鍛件晶粒尺寸和晶粒的均勻性得到了本質改善。

2、采用本發明所述方法制造的GH2787發動機葉片鍛件經機械加工后，疲勞壽命通過26kgf/mm²應力，1×10⁸次循環的振動疲勞試驗，較現有技術制造的GH2787發動機葉片，疲勞壽命成倍增長，可滿足航空發動機長壽命和高可靠性的要求。

3、本發明所述方法與現有技術相比，不需要增加設備和操作環節，因而易于掌握和推廣。

附圖說明

圖1是實施例1和實施例2所要制造的GH2787高壓轉子葉片鍛件的示意圖；

圖2是實施例1所制造GH2787高壓轉子葉片鍛件的金相顯微照片；

圖3是對比例1所制造GH2787高壓轉子葉片鍛件的金相顯微照片。

具體實施方式

下面通過實施例、對比例對本發明所述細化GH2787鍛件晶粒的方法作進一步說明。下述實施例和對比例中，頂鍛和終鍛使用的鍛造設備為型號B112M的平鍛機和型號K864的壓力機，熱處理加熱和保溫使用型號為TX-50的電爐。

實施例1

本實施例制造圖1所示的高壓轉子葉片鍛件，材料為GH2787，由將GH2787坯料形成鍛件的鍛造工藝和GH2787鍛件的熱處理工藝組成，所述鍛造工藝依次為頂鍛、終鍛，所述熱處理工藝依次為固溶處理、一次時效、二次時效；對GH2787坯料進行頂鍛和終鍛的保溫溫度均為1020℃，變形量均為50％；GH2787鍛件的固溶處理溫度為1010℃、保溫時間為1.0h、冷卻方式為空氣冷卻，一次時效的溫度為800℃、保溫時間為5h、冷卻方式為空氣冷卻，二次時效的溫度為700℃、保溫時間為8h、冷卻方式為空氣冷卻。所制備GH2787高壓轉子葉片鍛件的金相顯微照片見圖2，從圖2可以看出，所述鍛件的晶粒尺寸為30μm～40μm，且晶粒尺寸均勻，無異常粗大晶粒出現。

將所制造的GH2787高壓轉子葉片鍛件機械加工后進行振動疲勞實驗，疲勞壽命達到26kgf/mm²應力，1×10⁸次循環。

對比例1

本對比例制造圖1所示的高壓轉子葉片鍛件，材料為GH2787，由將GH2787坯料形成鍛件的鍛造工藝和GH2787鍛件的熱處理工藝組成，所述鍛造工藝依次為頂鍛、終鍛，所述熱處理工藝依次為固溶處理、一次時效、二次時效；對GH2787坯料進行頂鍛和終鍛的保溫溫度均為1020℃，變形量均為50％；GH2787鍛件的固溶處理溫度為1190℃、保溫時間為4h、冷卻方式為空氣冷卻，一次時效的溫度為1050℃、保溫時間為4h、冷卻方式為空氣冷卻，二次時效的溫度為760℃、保溫時間為16h、冷卻方式為空氣冷卻。所制備GH2787高壓轉子葉片鍛件的金相顯微照片見圖3，從圖3可以看出，所述鍛件的晶粒粗大，超過150μm，且晶粒大小存在較大差異。

將所制造的GH2787高壓轉子葉片鍛件機械加工后進行振動疲勞實驗，疲勞壽命僅為26kgf/mm²應力，2×10⁶次循環。

實施例2

本實施例制造圖1所示的高壓轉子葉片鍛件，材料為GH2787，由將GH2787坯料形成鍛件的鍛造工藝和GH2787鍛件的熱處理工藝組成，所述鍛造工藝依次為頂鍛、終鍛，所述熱處理工藝依次為固溶處理、一次時效、二次時效；對GH2787坯料進行頂鍛和終鍛的保溫溫度均為1020℃，變形量均為50％；GH2787鍛件的固溶處理溫度為920℃、保溫時間為1.5h、冷卻方式為空氣冷卻，一次時效的溫度為700℃、保溫時間為24h、冷卻方式為空氣冷卻，二次時效的溫度為600℃、保溫時間為24h、冷卻方式為空氣冷卻。所制備GH2787高壓轉子葉片鍛件的平均晶粒尺寸為30μm，且晶粒尺寸均勻，無異常粗大晶粒出現。

將所制造的GH2787高壓轉子葉片鍛件機械加工后進行振動疲勞實驗，疲勞壽命達到26kgf/mm²應力，1×10⁸次循環。

實施例3

本實施例制造長×寬×高＝110mm×25mm×11mm的鍛件，材料為GH2787，由將GH2787坯料形成鍛件的鍛造工藝和GH2787鍛件的熱處理工藝組成，所述鍛造工藝為自由鍛，所述熱處理工藝依次為固溶處理、一次時效、二次時效；對GH2787坯料進行鍛造的保溫溫度為970℃，變形量均為39％；GH2787鍛件的固溶處理溫度為940℃、保溫時間為2h、冷卻方式為空氣冷卻，一次時效的溫度為780℃、保溫時間為10h、冷卻方式為空氣冷卻，二次時效的溫度為680℃、保溫時間為15h、冷卻方式為空氣冷卻。所制備GH2787鍛件的平均晶粒尺寸為40μm，且晶粒尺寸均勻，無異常粗大晶粒出現。