一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法

摘要

一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法，属于高温合金技术领域。先对高温合金表面进行喷砂或喷丸处理，之后刷涂或者喷涂一定厚度的涂料，涂料组成中含有无机聚合物、金属氧化物粉体，涂料与水的调配比例为1:1-1:2，刷涂或者喷涂后在高温合金制件表面形成一定厚度的膜，膜在淬火时承受高温合金表面最大的热应力并脱落，降低了制件表面淬火时的热应力，消除了开裂问题。

说明书

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，特别是涉及一种消除高温合金材料高温淬火开 裂的方法。

背景技术

高温合金制件的生产工艺包含热处理，为了达到较高的强度，得到合适的析出 相晶粒组织，必须保证较高的冷却速度，然而过快的冷却速度又会给制件带来较大 的应力，造成制件开裂报废或者影响后续加工和使用。

国外就高温合金制件淬火开裂原因进行了研究，认为高温合金制件的淬火开裂 与多种因素相关，比如晶粒度、固溶温度、合金成分、制件形状和表面状况等。裂 纹大多源自制件表面被氧化的晶界处，断口形式为沿晶脆性断裂。国外采取了措施 解决高温合金淬火开裂问题并形成了相关专利，在专利US4654091中，提出了在高 温合金表面电镀一定厚度的镍等金属涂层的方法，以实现对制件表面的保护；在专 利US5269857中，提出了利用热喷涂或者将制件装入包套的方式在制件表面造成大 厚度的金属覆盖物，使金属覆盖物承受最大的热应力梯度，从而有效的保护了制件 本体；还有采取分级淬火的方式，目的是减少高温合金制件淬火时的热应力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除高温合金材料高温淬火开裂的方法，解决了高 温合金制件淬火开裂的问题；使用了新的高温合金表面防护材料，具有成本低，操 作简单的特点，并且有效地解决了制件淬火开裂问题，对制件的力学性能没有影响。

本发明的包括如下：

(1)对需要进行淬火热处理的制件表面进行洁净化处理，用石油醚等有机溶剂 清洗制件表面，将表面的油污等清除干净；

(2)对洁净化处理后高温合金制件进行喷砂或喷丸处理；

(3)在经过喷砂或喷丸处理后的高温合金制件表面刷涂厚度为0.05mm～1mm的 高温防氧化涂料，涂料牌号为AM99-01A08，涂料与水的调配比例为1:1-1:2。

(4)将刷涂料后的高温合金制件晾干。

(5)将刷涂料并晾干后的高温合金制件置于加热炉中进行固溶处理，温度一般 为1100℃～1250℃，固溶完毕后，将高温合金制件迅速转移到淬火介质中，转移时间 根据工艺要求，一般为5-100秒，淬火液可以是熔盐、水、油等。

(6)淬火完毕后将高温合金制件目视检查和超声波探伤检查。

对洁净化处理后高温合金制件进行喷砂或喷丸处理，其作用如下：第一，消除 表面加工应力的同时在高温合金制件表面形成预压应力，部分抵消在固溶过程中制 件表面产生的拉应力；第二，进一步清洁表面并使表面形成一定的粗糙度，使涂层 的附着力更强。喷砂或者喷丸处理完毕后在高温合金制件表面刷涂或喷涂一定厚度 的涂料，该涂料的主要成分为无机聚合物和金属氧化物粉末，涂层的厚度为 0.05mm～1mm，根据制件的形状和尺寸可以调整涂层的厚度，或者采用局部涂刷的 方式。高温合金的固溶温度一般较高，都在1100℃～1250℃，在淬火过程中，制件表 面急剧降温，而制件内部仍然保留较高的温度，制件的表面和内部存在巨大的温度 差，制件的表面处于收缩状态，制件内部的收缩滞后，所以在制件的表面存在巨大 的热应力，涂层的存在使最大热应力出现在涂层上，使涂层出现破裂脱落，从而降 低了制件表面的热应力，有效保护了制件。

附图说明

图1是未刷涂料高温合金制件淬火开裂组织图。

图2是刷涂料高温合金制件淬火后组织图。

具体实施方式

(1)选取一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH，该制件为环形件，厚 度为20mm，进行1140℃固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600℃，转移时间为 10s，淬火盐介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现有4件20mm的制件开裂。 将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH-1，该制件也为环形件，厚度为 20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周面)均 匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.05mm，涂料牌号为AM99-01A08，涂料组成为无 机聚合物，金属氧化物粉体，涂料与调配液的调配比例为1:1，将涂料晾干，再进行 1140℃固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600℃，转移时间为10秒，淬火介质为 熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一件开 裂。将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH-2，该制件也为环形件，厚 度为20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周 面)均匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.5mm，涂料组成无机聚合物，金属氧化物粉 体，涂料与调配液的调配比例为1:2，将涂料晾干，再进行1140℃固溶后进行淬火热 处理，淬火盐温度为600℃，转移时间为10秒，淬火介质为熔盐，淬火后超声波或表 面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一件开裂。

(2)将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH-4，该制件为环形件，厚度为 20mm，进行1180℃固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600℃，转移时间为30s， 淬火盐介质为熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现有5件20mm的制件开裂。将 一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH-5，该制件也为环形件，厚度为 20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周面)均 匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.05mm，涂料牌号为AM99-01A08，涂料组成为无 机聚合物，金属氧化物粉体，涂料与调配液的调配比例为1:1，将涂料晾干，再进行 1180℃固溶后进行淬火热处理，淬火盐温度为600℃，转移时间为3秒，淬火介质为 熔盐，淬火后超声波或表面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一件开 裂。将一套FGH95高温合金制件(共10件)，编号为95DH-6，该制件也为环形件，厚 度为20mm，制件表面经过洁净化处理后，进行喷砂处理，然后在表面(端面和圆周 面)均匀刷涂一层涂料，涂料的厚度为0.5mm，涂料组成无机聚合物，金属氧化物粉 体，涂料与调配液的调配比例为1:2，将涂料晾干，再进行1180℃固溶后进行淬火热 处理，淬火盐温度为600℃，转移时间为30秒，淬火介质为熔盐，淬火后超声波或表 面荧光检测发现该套FGH95高温合金制件(10件)中无一件开裂。

表1给出了一系列试验的结果，并且分别在未经过表面处理(开裂和未开裂)和经 过表面处理的高温合金制件(经过完全热处理后)上取下高温拉伸试样 (Φ12mm×66mm)，进行650℃高温拉伸试验，性能数据在表1中给出。

表1试验结果