一种UNSNO7252合金及其制造方法和应用与流程

一种uns no 7252合金及其制造方法和应用
技术领域
1.本发明涉及高温合金领域，具体而言，涉及一种uns no 7252合金及其制造方法和应用。


背景技术：

2.高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金，”主要应用于航空航天领域和能源领域，高温合金按成分大体可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金，按强化方式可分为固溶强化型、沉淀硬化型和弥散强化型。
3.uns n07252为镍-铬-钴基沉淀硬化型高温合金，主要以时效沉淀γ'相和m6c型碳化物为主要强化相，经时效热处理后可以极大的增加合金强度，同时有良好的机加工性能。适用于制作980度以下要求抗氧化性部件。uns no 7252广泛应用于航空发动机的燃烧室内套、高压涡轮外环、高压导向器、燃烧室后壳体、封严片、紧固件和高温弹簧等。
4.由于该合金中铝钛钼元素含量较高，在生产锻造过程中存在着铸锭开坯比较困难的问题，其生产的成本较高，所采用的设备的要求也相对较高。


技术实现要素：

5.本发明要解决的其中一个技术问题是提供一种uns no 7252合金螺母制造方法，以解决常规生产锻造过程中存在的铸锭开坯难以及生产成本高的问题。
6.为解决上述问题，本发明提供了一种uns no 7252合金螺母制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.s1：将石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅进行配料，预烘烤之后依次装入真空感应熔炼炉坩埚内，进行熔炼，得到真空感应铸锭；
8.s2：将所述步骤s1制得的真空感应铸锭制作成电渣重熔电极，研磨所述感应电极至表面为全金属色，预热之后焊接辅助电极，进行电渣重熔，电渣重熔后得到钢锭，空冷；
9.s3：将所述步骤s2制得的钢锭摆放在炉底板上，进行均匀化处理并锻造，所述锻造的温度为980-1170℃；
10.s4：将所述步骤s3处理后的坯料进行轧制并固溶处理；
11.s5：将所述步骤s4处理后的产品进行时效处理，得到uns no 7252合金。
12.作为优选的方案，所述步骤s1中，在所述真空感应熔炼炉坩埚内，所述石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅按从下到上的顺序依次摆放。
13.作为优选的方案，所述步骤s1中，所述熔炼的条件为：在200℃的温度下加热4小时；所述步骤s2中，所述预热的条件为：在200℃的温度下加热4小时。
14.作为优选的方案，所述步骤s2中，所述电渣重熔所采用的渣系为比例49:21:20:5:3的caf2:al2o3:cao:mgo:tio2渣系，且所述渣系经800℃预热4小时后使用。
15.作为优选的方案，所述步骤s2中，所述电渣重熔包括：
16.a：化渣阶段：二次侧电流：2000-4000a，二次侧电压：48-50v，时间≥25min；
17.b：起弧阶段：二次侧电流：4000-6000a，二次侧电压：50-52v，时间≥40min；
18.c：稳态阶段：二次侧电流：6000-7500a，二次侧电压：52-56v，时间≥为钢锭质量/4min；
19.d：补缩阶段：二次侧电流：7500-3000a，二次侧电压：48-56v，时间≥40min。
20.作为优选的方案，所述步骤s3中，所述均匀化处理包括：
21.第一次保温：在600℃下保温4小时；第一次升温：随炉升温至900℃，升温时间为3小时；第二次保温：在900℃下保温3小时；第二次升温：随炉升温至1200℃，升温时间为2小时；第三次保温：在1200℃下保温22h；第一次降温：随炉降温至1150℃；第四次保温：在1150℃下保温4小时；第二次降温：随炉空冷。
22.作为优选的方案，所述步骤s4中，所述固溶处理包括：将轧制后的钢锭随炉升温至1080
±
14℃，保温后迅速浸入水中冷却，且所述水的温度≤40℃。
23.作为优选的方案，所述步骤s5中，所述时效处理包括：将所述产品随炉升温至715
±
14℃，保温20小时，随后空冷处理。
24.本发明要解决的其中一个技术问题是，提供一种uns no 7252合金螺母制造方法，以解决常规uns no 7252合金生产成材率低且性能一般的问题。
25.为了解决上述问题，本发明提供了一种通过上述方法制备得到的uns no 7252合金，所述合金以质量配比计，包括以下成分：
26.c：0.1-0.2％；cr：18-20％；ti：2.25-2.75％；al：0.75-1.25％；co：9.00-11.00％；fe：0-5.00％；mn：0-0.50％；si：0-0.50％；mo：9.00-10.50；p：0-0.015％；s：0-0.015％；b：0.01-0.003％；余量为ni以及其他不可避免的杂质。
27.本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种所述uns no 7252合金的应用，所述应用包括将所述uns no 7252合金应用于uns no7252螺母的制造，以解决常规uns no 7252螺母生产成材率低且性能一般的问题。
28.为了解决上述问题，本发明提供了一种所述uns no 7252合金的应用，包括：
29.一种uns no7252螺母的制造方法，包括以下步骤：
30.s1：将石石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅进行配料，预烘烤之后装入真空感应熔炼炉坩埚内，进行熔炼，得到真空感应铸锭；
31.s2：将所述步骤s1制得的真空感应铸锭制作成电渣重熔电极，研磨所述感应电极至表面为全金属色，预热之后焊接辅助电极，进行电渣重熔，电渣重熔后得到钢锭，空冷；
32.s3：将所述步骤s2制得的钢锭摆放在炉底板上，进行均匀化处理并锻造，所述锻造的温度为980-1170℃；
33.s4：将所述步骤s3处理后的坯料进行轧制成圆棒并固溶处理；
34.s5：将固溶处理得到的圆棒进行剥皮并进行时效处理，将时效处理后得到的圆棒进行磨光处理后加工得到uns no7252螺母。
35.本发明上述的一种uns no 7252合金、uns no 7252螺母的制备方法中，通过优化真空感应熔炼工艺降低合金材料的氧氮氢气体含量，同时合金铸锭配以合理均匀化处理提高uns no 7252合金的热加工塑性提高了合金的热加工性能，并且合理调控uns no 7252合
金、uns no 7252螺母的金属原理配比，减少了uns no 7252镍基合金热加工中开裂问题，提高了产品成材率，特制的热加工艺实现uns no 7252合金螺母优异的综合性能。
附图说明
36.图1为均匀化处理的热处理曲线图；
37.图2为锻造变形流程图；
38.图3为固溶热处理曲线图；
39.图4为时效处理热处理曲线图；
40.图5为m24螺母加工示意图；
41.图6为试样的取样示意图。
具体实施方式
42.下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明提供了一种uns no 7252合金的锻造方法，包括以下步骤：
44.s1：将石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅进行配料，预烘烤之后依次装入真空感应熔炼炉坩埚内，进行熔炼，得到真空感应铸锭；
45.s2：将所述步骤s1制得的真空感应铸锭制作成电渣重熔电极，研磨所述感应电极至表面为全金属色，预热之后焊接辅助电极，进行电渣重熔，电渣重熔后得到钢锭，空冷；
46.s3：将所述步骤s2制得的钢锭摆放在炉底板上，进行均匀化处理并锻造，所述锻造的温度为980-1170℃；
47.s4：将所述步骤s3处理后的坯料进行轧制并固溶处理；
48.s5：将所述步骤s4处理后的产品进行时效处理，得到uns no 7252合金。
49.优选的，所述步骤s1中，在所述真空感应熔炼炉坩埚内，所述石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅按从下到上的顺序依次摆放。
50.优选的，所述步骤s1中，所述熔炼的条件为：在200℃的温度下加热4小时；所述步骤s2中，所述预热的条件为：在200℃的温度下加热4小时。
51.优选的，所述步骤s2中，所述电渣重熔所采用的渣系为比例49:21:20:5:3的caf2:al2o3:cao:mgo:tio2渣系，且所述渣系经800℃预热4小时后使用。
52.优选的，所述步骤s2中，所述电渣重熔包括：
53.a：化渣阶段：二次侧电流：2000-4000a，二次侧电压：48-50v，时间≥25min；
54.b：起弧阶段：二次侧电流：4000-6000a，二次侧电压：50-52v，时间≥40min；
55.c：稳态阶段：二次侧电流：6000-7500a，二次侧电压：52-56v，时间≥为钢锭质量/4min；
56.d：补缩阶段：二次侧电流：7500-3000a，二次侧电压：48-56v，时间≥40min。
57.优选的，所述步骤s3中，所述均匀化处理包括：
58.第一次保温：在600℃下保温4小时；第一次升温：随炉升温至900℃，升温时间为3小时；第二次保温：在900℃下保温3小时；第二次升温：随炉升温至1200℃，升温时间为2小
时；第三次保温：在1200℃下保温22h；第一次降温：随炉降温至1150℃；第四次保温：在1150℃下保温4小时；第二次降温：随炉空冷。
59.优选的，所述步骤s4中，所述固溶处理包括：将轧制后的钢锭升温至1080
±
14℃，保温后迅速浸入水中冷却，且所述水的温度≤40℃。
60.优选的，所述步骤s5中，所述时效处理包括：将所述产品随炉升温至715
±
14℃，保温20小时，随后空冷处理。
61.本发明提供了一种通过上述方法制备得到的uns no 7252合金，所述合金以质量配比计，包括以下成分：
62.c：0.1-0.2％；cr：18-20％；ti：2.25-2.75％；al：0.75-1.25％；co：9.00-11.00％；fe：0-5.00％；mn：0-0.50％；si：0-0.50％；mo：9.00-10.50；p：0-0.015％；s：0-0.015％；b：0.01-0.003％；余量为ni以及其他不可避免的杂质。
63.本发明还提供了提供一种所述uns no 7252合金的应用，所述应用包括将所述uns no 7252合金应用于uns no7252螺母的制造，包括：
64.s1：将石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅进行配料，预烘烤之后装入真空感应熔炼炉坩埚内，进行熔炼，得到真空感应铸锭；
65.s2：将所述步骤s1制得的真空感应铸锭制作成电渣重熔电极，研磨所述感应电极至表面为全金属色，预热之后焊接辅助电极，进行电渣重熔，电渣重熔后得到钢锭，空冷；
66.s3：将所述步骤s2制得的钢锭摆放在炉底板上，进行均匀化处理并锻造，所述锻造的温度为980-1170℃；
67.s4：将所述步骤s3处理后的坯料进行轧制成圆棒并固溶处理；
68.s5：将固溶处理得到的圆棒进行剥皮并进行时效处理，将时效处理后得到的圆棒进行磨光处理后加工得到uns no7252螺母。
69.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在实施例的范围之中。下面实施例重未注明具体条件的试验方法，按常规方式和条件，按照商品说明书选择。实例运用的检测设备有spectromax直读光谱仪、leco氮氢氧分析仪、英之诚碳硫分析仪、带低温槽的sans摆锤冲击试验机和带环境箱的sans电子万能拉伸机、带zeiss镜头的leica光学显微镜、蔡康光学洛氏硬度计。
70.以下对本发明制备uns no 7252镍基合金螺母的方法进行展开的描述：本发明提供了一种uns no 7252镍基合金螺母制造工艺，工艺方案如下：
71.s1：精选石墨碳块、金属钴片、金属硅、金属铬、电解镍、金属锰等原材料根据astm b637中uns no 7252的标准成分范围进行原材料配料，经200℃4小时烘烤之后按如下示意图装入2吨真空感应熔炼炉坩埚内；
72.将碳块和含氧量较高的纯铁块放入炉底部，在熔化初期形成含氧量及含碳量均较高的熔池同时配合1pa以下的高度真空度，极利于c+o＝co反应的发生，使金属液的氧通过该反应生成co气体排出没有氧化物留在金属液，将材料的纯净度提至最优水平。
73.按表1的内控成分表进行配料控制，感应锭配料成分和实测成分见表4。
74.元素niccrtialcofe配入点55.020.15818.752.551.129.183.55实测54.980.15618.782.531.109.203.60
元素mnsimobsp 配入点0.190.239.210.0060.0100.01 实测0.190.229.220.0050.0070.01 75.s2：真空感应铸锭冷却后将φ260mm感应电极进行尾部切除25mm作为同钢种启动板。电极表面研磨至全金属色，并用压缩空气吹净缩孔的残渣，水气，随后经200℃
×
4小时的预热，辅助电极焊接在缩孔端，检测焊缝质量合格后待用。电渣重熔φ360锭型，采用石墨电极起弧，待液态渣池形成后转金属电极进行重熔。采用caf2:al2o3:cao:mgo:tio2比例为49:21:20:5:3渣系，渣量45kg,预熔渣经800℃
×
4小时后使用,电渣后钢锭空冷。
76.步骤二次侧电流a二次侧电压v时间min化渣阶段2000-400048-50≥25起弧阶段4000-600050-52≥40稳态阶段6000-750052-56按4kg/min补缩阶段7500-300048-56≥40
77.电渣重熔后成份基本不变，.其中微量元素变化应归因为分析误差。成分见表6：
[0078][0079][0080]
s3：均匀化处理及锻造
[0081]
a：摆放：钢锭需摆放在厚度大于100mm垫铁上同时与炉底板保持间隙，每个钢锭之间保持50mm的距离，保证钢锭的受热均匀；
[0082]
b：加热：该合金导热性较不锈钢差，热膨胀系数大于不锈钢，升温不当的情况，热应力过大，易出现裂纹。所以控制升温速度及监控炉温均匀性是关键；通过高温长时间均匀化处理消除合金铸锭内高熔点元素钼局部偏析，而从避免了锻造加热时局部塑性较差而产生裂纹，同时消除低熔点元素铝、钛的的局部偏析合金避免因低熔点元素的聚集在锻造加热时出现微缺陷形成裂纹源。铸锭经均匀化处理后基体组织趋于一致获得良好的塑性，均匀化处理后不经过冷却直接进行锻造开坯，避免因冷却后二次加热合金铸锭内部产生热应力同时节省能源。合金铸锭均匀化处理工艺曲线如下图所示。钢锭开坯采用六吨自由锻开坯，之后再用750公斤的空气锤锻造至φ65的圆棒。锻造温度范围980-1170℃；
[0083]
锻造变形过程如图2所示；
[0084]
将φ65的圆棒在横列式二辊热轧机上轧制至φ42mm圆棒；
[0085]
s4：轧制后的圆棒进行固溶处理，
[0086]
热处理均采用rt-180-12高温台车电阻炉，为确保工艺严谨，应采用外接热电偶测试工件温度，品质热处理的保温时间指料温到后时间。工艺固溶完应迅速入水，冷却水池温
度≤40℃，固溶工艺曲线如3所示；
[0087]
s5：固溶后的圆棒到无心剥皮机上进行剥皮至φ40mm,剥皮后进行时效处理，时效处理工艺曲线如图4所示；
[0088]
圆棒时效处理后经磨光至φ39.6mm后加工至m24螺母，如图5所示；
[0089]
时效处理完成后对工件割取试样环，取样采用电火花切割及机床加工，如图6所示。
[0090]
对本发明上述制备方法制备得到的uns no7252螺母进行金相和机械性能的检测，如下：
[0091]
试样加工和检验按相应国家标准，具体实施的试验见下表：
[0092]
检验项目取样部位取样数量试验方法化学成分取棒材截面半径1个/批astm e1437纵向室温拉伸取棒材截面半径1个/批astm e8纵向高温拉伸取棒材截面半径1个/批astm e21纵向高温持久取棒材截面半径1个/批astm e139晶粒度取棒材截面半径1个/批astm e112硬度取棒材截面半径1个/批astm e10夹杂物取棒材截面半径1个/批astm e45
[0093]
金相性能检测的结果如下表所示：
[0094]
状态晶粒度夹杂物锻态5.5级a类0级
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b类0.5级
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c类0级d类1.0级固溶态5.0级a类0级
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b类0.5级
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c类0级 d类1.0级时效态5.0级a类0级
ꢀꢀ
b类0.5级
ꢀꢀ
c类0级 d类1.0级
[0095]
机械性能检测的结果如下表所示：
[0096][0097]
通过上述测试，也是进一步地证明了，通过本发明制备得到的uns no 7252合金螺母的热加工性能十分优秀，在816℃下的高温持久性能强，且强度性能也较好，提高了产品的成材率，减少了uns no 7252镍基合金热加工中开裂问题，产品的综合性能优秀。
[0098]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本
发明的保护范围。

技术特征：
1.一种uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：将石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅进行配料，预烘烤之后依次装入真空感应熔炼炉坩埚内，进行熔炼，得到真空感应铸锭；s2：将所述步骤s1制得的真空感应铸锭制作成电渣重熔电极，研磨所述感应电极至表面为全金属色，预热之后焊接辅助电极，进行电渣重熔，电渣重熔后得到钢锭，空冷；s3：将所述步骤s2制得的钢锭摆放在炉底板上，进行均匀化处理并锻造，所述锻造的温度为980-1170℃；s4：将所述步骤s3处理后的坯料进行轧制并固溶处理；s5：将所述步骤s4处理后的产品进行时效处理，得到uns no 7252合金。2.根据权利要求1所述的uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：所述步骤s1中，在所述真空感应熔炼炉坩埚内，所述石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅按从下到上的顺序依次摆放。3.根据权利要求1所述的uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述熔炼的条件为：在200℃的温度下加热4小时；所述步骤s2中，所述预热的条件为：在200℃的温度下加热4小时。4.根据权利要求1所述的uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述电渣重熔所采用的渣系为比例49:21:20:5:3的caf2:al2o3:cao:mgo:tio2渣系，且所述渣系经800℃预热4小时后使用。5.根据权利要求1所述的uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述电渣重熔包括：a：化渣阶段：二次侧电流：2000-4000a，二次侧电压：48-50v，时间≥25min；b：起弧阶段：二次侧电流：4000-6000a，二次侧电压：50-52v，时间≥40min；c：稳态阶段：二次侧电流：6000-7500a，二次侧电压：52-56v，时间≥为钢锭质量/4min；d：补缩阶段：二次侧电流：7500-3000a，二次侧电压：48-56v，时间≥40min。6.根据权利要求1所述的uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述均匀化处理包括：第一次保温：在600℃下保温4小时；第一次升温：随炉升温至900℃，升温时间为3小时；第二次保温：在900℃下保温3小时；第二次升温：随炉升温至1200℃，升温时间为2小时；第三次保温：在1200℃下保温22h；第一次降温：随炉降温至1150℃；第四次保温：在1150℃下保温4小时；第二次降温：随炉空冷。7.根据权利要求1所述的uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：所述步骤s4中，所述固溶处理包括：将轧制后的钢锭升温至1080
±
14℃，保温后迅速浸入水中冷却，且所述水的温度≤40℃。8.根据权利要求1所述的uns no 7252合金的制造方法，其特征在于：所述步骤s5中，所述时效处理包括：将所述产品随炉升温至715
±
14℃，保温20小时，随后空冷处理。9.一种uns no 7252合金，其特征在于，所述合金由权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到，所述合金以质量配比计，包括以下成分：c：0.1-0.2％；cr：18-20％；ti：2.25-2.75％；al：0.75-1.25％；co：9.00-11.00％；fe：
0-5.00％；mn：0-0.50％；si：0-0.50％；mo：9.00-10.50；p：0-0.015％；s：0-0.015％；b：0.01-0.003％；余量为ni以及其他不可避免的杂质。10.一种权利要求9所述uns no 7252合金的应用，其特征在于，所述应用包括将所述uns no 7252合金应用于uns no7252螺母的制造，包括以下步骤：s1：将石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅进行配料，预烘烤之后装入真空感应熔炼炉坩埚内，进行熔炼，得到真空感应铸锭；s2：将所述步骤s1制得的真空感应铸锭制作成电渣重熔电极，研磨所述感应电极至表面为全金属色，预热之后焊接辅助电极，进行电渣重熔，电渣重熔后得到钢锭，空冷；s3：将所述步骤s2制得的钢锭摆放在炉底板上，进行均匀化处理并锻造，所述锻造的温度为980-1170℃；s4：将所述步骤s3处理后的坯料进行轧制成圆棒并固溶处理；s5：将固溶处理得到的圆棒进行剥皮并进行时效处理，将时效处理后得到的圆棒进行磨光处理后加工得到uns no7252螺母。

技术总结
本发明提供了一种UNS NO 7252合金及其制造方法和应用，包括以下步骤：S1：将石墨碳块、金属钴片、纯铁块、金属铬、电解镍、钼条、金属锰、金属硅进行配料，预烘烤之后依次装入真空感应熔炼炉坩埚内，进行熔炼，得到真空感应铸锭；S2：准备电渣重熔电极，研磨所述感应铸锭至表面为全金属色，预热之后焊接辅助电极，进行电渣重熔，电渣重熔后得到钢锭，空冷；S3：将所述步骤S2制得的钢锭摆放在炉底板上，进行均匀化处理并锻造，所述锻造的温度为980-1170℃；S4：轧制并固溶处理；S5：时效处理后得到UNS NO 7252合金。本发明提供了UNS NO 7252合金以及UNS NO 7252螺母的制备方法。本发明解决了常规UNS NO 7252合金热加工性能差以及成材率低的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：李春江 张明昊 刘会明 刘强 牛建科
受保护的技术使用者：江西宝顺昌特种合金制造有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/16