Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля



Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля
C21D1/84 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2625921:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к предсварочной термообработке компонента турбины. Способ предварительной термообработки перед сваркой компонента турбины из никелевого сплава Inconel 939 включает нагрев компонента турбины до первой температуры в диапазоне от температуры на 35°F (19,4°C) ниже температуры растворения фазы γ' и до температуры начала плавления сплава и выдержку при этой температуре, охлаждение со скоростью 1°F (0,56°C) в минуту до температуры 1900°F(±25°F) (1038±15°C) и выдержку при этой температуре, охлаждение со скоростью 1°F в минуту до температуры 1800°F(±25°F) (982±15°C) и выдержку при этой температуре. Затем проводят охлаждение компонента со скоростью 1°F в минуту до температуры в диапазоне от 1650°F(±25°F) до 1450°F(±25°F) ((899-788)±15)°C. Уменьшается растрескивание при деформационном старении во время сварки и последующей термообработки. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

 

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США номер 61/767830, поданной 22 февраля 2013, содержание которой включено в настоящий документ ссылкой.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится в целом к способам или технологиям предсварочной термообработки отливок из суперсплава на основе никеля. Более конкретно, изобретение относится к такой предсварочной термообработке компонентов газовой турбины, состоящих из суперсплава на основе никеля.

Уровень техники

Ряд суперсплавов, являющихся суперсплавами на основе никеля, упрочненными фазой γ', широко используются для жаропрочных компонентов турбины, таких как лопатки и сегменты кольца. Одним таким суперсплавом является Inconel 939 (IN939), который, как известно, имеет следующий состав (в вес. %): примерно 22,0-22,8% Cr, примерно 18,5-19,5% Co, примерно 3,6-3,8% Ti, примерно 1,8-2,0% Al, примерно 1,8-2,2% W, примерно 0,9-1,1% Nb, примерно 1,3-1,5% Ta, примерно 0,13-0,17% C, остальное в основном Ni. После изготовления или отливки компонента из суперсплава он может подвергаться нескольким термообработкам, таким как термообработка на твердый раствор, стабилизирующая термообработка и старение, чтобы упрочнить сплав и компонент путем выделения γ'-фазы в матрице γ-фазы. Хотя упрочняющая фаза γ' придает желательные высокотемпературные механические свойства, такие как высокий предел прочности на разрыв и сопротивление ползучести, она также снижает свариваемость.

Новые компоненты турбины, такие как лопатки и сегменты кольца, получают, применяя способ литья по выплавляемым моделям, однако часто требуется сваривать эти компоненты как при производственных операциях после литья, так и во время ремонта. Однако некоторые суперсплавы на основе никеля, такие как сплав IN939, сложно сваривать без образования трещин в стандартных условиях растворения и старения. Таким образом, процесс сварки может создавать напряжения в местах сварки, которые могут вызвать образование трещин при сварке или во время вышеуказанных термообработок отливки после литья.

Соответственно, литые изделия из суперсплавов часто обрабатывают перед сваркой, чтобы ослабить потенциальное растрескивание, которое может произойти во время сварки или во время термообработок, необходимых, чтобы вызвать выделение фазы γ' и упрочнить суперсплав. Такие предсварочные термообработки приводят к "перестариванию" (росту) γ'-фазы, получая крупную γ'-структуру. Хотя эти обработки могут ухудшить механические свойства отливки или компонента, они снижают также склонность сплава к проявлению растрескивания при деформационном старении во время сварки и во время термообработок после сварки. Хотя предсварочные термообработки прежнего уровня могут эффективно достигать желаемой пластичности суперсплава, чтобы не допустить растрескивания при деформационном старении, эти процессы могут требовать очень много времени из-за поэтапного нагревания и охлаждения и нескольких периодов выдержки. Таким образом, предсварочные термообработки обычно повышают сложность и затраты на изготовление деталей турбины.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется на следующем описании с учетом чертежей, на которых:

фиг. 1A и 1B являются микрофотоснимками при увеличениях 1000X и 4000X, соответственно, микроструктуры IN939 после предсварочной термообработки HT#1 (см. таблицу I) в соответствии с настоящим изобретением,

фиг. 2A и 2B являются микрофотоснимками при увеличениях 1000X и 5000X, соответственно, микроструктуры IN939 после предсварочной термообработки HT#2 (см. таблицу I) в соответствии с настоящим изобретением,

фиг. 3A и 3B являются микрофотоснимками при увеличениях 1000X и 5000X, соответственно, микроструктуры IN939 после предсварочной термообработки HT#3 (см. таблицу I) в соответствии с настоящим изобретением,

фиг. 4A и 4B являются микрофотоснимками при увеличениях 1000X и 5000X, соответственно, микроструктуры IN939 после предсварочной термообработки HT#4 (см. таблицу I) в соответствии с настоящим изобретением,

фиг. 5A и 5B являются микрофотоснимками при увеличениях 1000X и 5000X, соответственно, микроструктуры IN939 после предсварочной термообработки HT#5 (см. таблицу I) в соответствии с настоящим изобретением,

фиг. 6A и 6B являются микрофотоснимками при увеличениях 1000X и 5000X, соответственно, микроструктуры IN939 после предсварочной термообработки HT#6 (см. таблицу I), описанной в патенте US 6120624,

фиг. 7A и 7B являются микрофотоснимками сечения образца для испытания сварного шва, демонстрирующими микроструктуру γ'-фазы, соответствующую микроструктуре, полученной при предсварочной термообработке в соответствии с настоящим изобретением,

фиг. 8A и 8B являются схематическими иллюстрациями образца для испытания сварного шва, включающего сварку после предсварочной термообработки согласно настоящему изобретению,

фиг. 9A и 9B являются микрофотоснимками сечения образца для испытания сварного шва, подвергавшегося предсварочной термообработке согласно настоящему изобретению, сварке и термообработкам после сварки, таким как термообработка на твердый раствор, стабилизация и старение, соответствующим изготовлению компонента турбины.

Подробное описание изобретения

Была разработана оптимизированная предсварочная термообработка отливки из суперсплава на основе никеля, чтобы одновременно обеспечить, что (1) сплав надлежащим образом гомогенизирован и что (2) образована желательная перестаренная структура γ' без выделения нежелательных фаз. В одном варианте осуществления предсварочная термообработка может применяться для термообработки суперсплава на основе никеля инконель-939 (IN 939). Предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля проводится для перестаривания фазы γ' суперсплава, чтобы ослабить растрескивание при деформационном старении во время сварки и термообработках после сварки. Таким образом, благодаря предсварочной термообработке согласно настоящему изобретению достигается достаточная пластичность для сварки в первую очередь путем растворения γ'-фазы и затем выделения γ'-фазы в виде крупных частиц в процессе перестаривающей термообработки.

Предсварочная термообработка включает цикл обработки при температуре выше температуры растворимости с медленным скоростями изменения температуры до температуры ниже точки растворения γ'-фазы, чтобы уменьшить вероятность локализованного начального плавления и обеспечить гомогенизацию микроструктуры суперсплава. Кроме того, медленное охлаждение и периоды выдержки способствуют укрупнению γ'-фазы. Медленное охлаждение может быть прекращено при температурах на уровне 1650°F(±25°F) (899±15°C), при этом все еще достигая желаемой перестаренной γ'-структуры.

В соответствии с настоящим изобретением, предсварочная термообработка суперсплава на основе никеля может включать:

- нагревание отливки из суперсплава на основе никеля (например, IN939) до 2120°F(±25°F) (1160±15°C) со скоростью примерно 2°F (1,1°C) в минуту;

- томление отливки примерно один час при 2120°F(±25°F);

- медленное охлаждение отливки со скоростью примерно 1°F (0,56°C) в минуту до примерно 1900°F(±25°F) (1038±15°C) и выдерживание при этой температуре примерно 10 минут;

- медленное охлаждение отливки со скоростью примерно 1°F в минуту до примерно 1800°F(±25°F) (982,2±15°C) и выдерживание при этой температуре примерно 10 минут; и

- охлаждение отливки со скоростью примерно 1°F в минуту до температуры, лежащей в интервале от примерно 1650°F(±25°F) до примерно 1450°F(±25°F) (899-788°C)(±15°C).

После вышеописанной ступени охлаждения или стадии медленного охлаждения отливки до температуры с примерно 1650°F(±25°F) до примерно 1450°F(±25°F) отливку можно быстро охладить до комнатной температуры, предпочтительно продувая отливку инертным газом. Кроме того, предсварочная термообработка может факультативно включать этап нагревания отливки до примерно 1850°F(±25°F) (1010°C±15°C) со скоростью 50°F (28°C) в минуту перед медленным нагревом до 2120°F(±25°F) (1160°C±15°C).

Хотя вышеописанная термообработка перечисляет желаемые температуры на разных ступенях нагревания и охлаждения, изобретение этим не ограничивается. Например, отливку из суперсплава на основе никеля можно сначала нагреть со скоростью примерно 1°F в минуту до желаемой температуры, лежащей в диапазоне от температуры, которая примерно на 20°F (11°C) ниже температуры растворения γ'-фазы, до температуры начала плавления. При медленном линейном изменении температуры до желательного значения со скоростью примерно 2°F (1,1°C) в минуту, предсварочная термообработка способствует гомогенизации сплава (т.е. уменьшает ликвацию) и позволяет полностью (или почти полностью) растворить γ'-фазу. Авторы изобретения обнаружили, что ступени медленного охлаждения, осуществляемые с указанными скоростями, и выдержка при таких температурах надлежащее время пребывания способствует выделению и укрупнению частиц γ'-фазы. Медленные скорости охлаждения и периоды выдержки позволяют осуществиться диффузии элементов, образующих γ'-фазу, и способствуют росту частиц γ'-фазы, зародившихся ранее. Напротив, более высокие скорости охлаждения облегчают образование большего числа более мелких частиц γ'-фазы. Присутствие крупных частиц γ'-фазы придает повышенную пластичность обработанной отливке из сплава.

Согласно таблице I ниже, было проведено пять термообработок (HT#1-HT#5) согласно настоящему изобретению на отливке размером 1 кубический дюйм (16,4 см3), состоящей из сплава IN939, в соответствии с описанными в таблице разными ступенями медленного и быстрого охлаждения. Кроме того, как следует из таблицы I, была также проведена предсварочная термообработка HT#6, которая осуществлялась в соответствии с термообработкой, описанной в патенте US 6120624. Более конкретно, отливку из IN939 нагревали до температуры примерно 2120°F(±25°F) (1160±15°C) со скоростью примерно 50°F (28°C) в минуту. Затем суперсплав на основе никеля выдерживали при температуре 2120°F примерно четыре часа, это время томления достаточно для полного растворения фазы γ'. Затем суперсплав на основе никеля медленно охлаждали с 2120°F (1160°C) до 1200°F (649°C) со скоростью примерно 1°F в минуту и после достижения 1200°F проводили быстрое охлаждение, чтобы охладить отливку до комнатной температуры, как определено ниже в таблице I.

Таблица I
Экспериментальные циклы нагревания и охлаждения
Образец Детали
HT#1 Нагрев до 1850°F со скоростью 50°F/мин, затем нагрев до 2120°F при 2°F/мин и томление при 2120°F 1 час. Затем медленное охлаждение до 1900°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение до 1800°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение при 1°F/мин до 1450°F. После 1450°F быстрое охлаждение или продувка аргоном до температуры окружающей среды
HT#2 Нагрев до 1850°F при 50°F/мин; затем нагрев до 2120°F при 2°F/мин и томление при 2120°F 1 час. Затем медленное охлаждение до 1900°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение до 1800°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение при 1°F/мин до 1500°F. После 1500°F быстрое охлаждение или продувка аргоном до температуры окружающей среды
HT#3 Нагрев до 1850°F при 50°F/мин; затем нагрев до 2120°F при 2°F/мин и томление при 2120°F 1 час. Затем медленное охлаждение до 1900°F, выдержка 10 мин, затем медленное охлаждение до 1800°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение при 1°F/мин до 1550°F. После 1550°F быстрое охлаждение или продувка аргоном до температуры окружающей среды
HT#4 Нагрев 1850°F при 50°F/мин; затем нагрев до 2120°F при 2°F и томление при 2120°F 1 час. Затем медленное охлаждение до 1900°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение до 1800°F, выдержка 10 мин: затем медленное охлаждение при 1°F/мин до 1600°F. После 1600°F быстрое охлаждение или продувка аргоном до температуры окружающей среды
HT#5 Нагрев до 1850°F при 50°F/мин; затем нагрев до 2120°F при 2°F и томление при 2120°F 1 час. Затем медленное охлаждение до 1900°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение до 1800°F, выдержка 10 мин; затем медленное охлаждение при 1°F/мин до 1650°F. После 1650°F быстрое охлаждение или продувка аргоном до температуры окружающей среды
HT#6 Термообработка согласно патенту US 6,120,624.
Нагрев до 2120°F при скорости 50°F/мин + томление при 2120°F 4 часа + после томления медленное охлаждение при 1°F/мин до 1200°F. После 1200°F быстрое охлаждение или продувка аргоном до температуры окружающей среды

Ступенчатый нагрев согласно настоящему изобретению отличается от способа нагрева, описанного в патенте US 6120624, тем, что гомогенизация γ'-фазы происходит на конечном периоде нагрева, а также во время томления при максимальной температуре. Этот способ снижает склонность к локализованному начальному плавлению. Полная длительность цикла ступенчатого нагрева и томления меньше продолжительности цикла непрерывного нагрева и томления.

Цикл многоступенчатого охлаждения включал выдержку в течение десяти минут при температурах 1900°F и 1800°F (1038°C и 982°C, соответственно) в сочетании с низкой скоростью охлаждения 1°F (0,56°C) в минуту. Этот подход позволяет сильней укрупнить γ'-фазу. Укрупнение γ'-фазы происходит главным образом при высоких температурах, когда активны диффузионные механизмы. Рассчитано, что при температуре 1800°F будет иметься около 20 вес. % γ'-фазы. По меньшей мере для термообработки HT#5 время выдерживания в цикле охлаждения выше температуры растворения фазы сигма (приблизительно 1650°F=899°C), чтобы избежать выделения сигма-фазы. Фаза γ' продолжает укрупняться в течение медленного охлаждения с 1800°F.

С точки зрения промышленности желательно свести к минимуму суммарное время термообработки. Следовательно, очень важно определить максимальную температуру, при которой можно повысить скорость охлаждения. Экспериментальные исследования показали, что желаемая перестаренная γ'-фаза может быть получена, даже когда медленное охлаждение с 1800°F завершается при температуре 1650°F. Микрофотоснимки, показывающие структуру γ', образованную в результате различных циклов термообработки согласно настоящему изобретению, показаны на приложенных фигурах с 1A, 1B по 5A, 5B.

Микрофотоснимок структуры γ' для образца HT#6 показан на фигурах 6A и 6B. В этом цикле термообработки образец отливки охлаждали со скоростью 1°F в минуту до примерно 1200°F (649°C). Как показано на фиг. 6A и 6B и на основании визуального сравнения микрофотоснимков, размер частиц фазы γ' меньше, чем размер частиц γ'-фазы, показанных на фиг. 1A-5B, которые были обработаны согласно настоящему изобретению.

Испытание на растяжение проводили на образцах отливок с номерами термообработок HT#1-HT#5 при 800°C, результаты этих испытаний приведены ниже в таблице II. Термообработки HT#1-HT#5 осуществлялись в соответствии с настоящим изобретением.

Таблица II
Испытание на растяжение при 800°C и твердость (HRC, твердость по шкале C Роквелла) при комнатной температуре
№ термообработки UTS (предел прочности при растяжении) Предел текучести 0,2% %E %RA Твердость HRC
1 660 466 22 30,5 31
2 671 474 21 26,5 31,4
3 698 486 23 23 29,8
4 719 493 18 24,5 29,6
5 734 500 15 20 31,6
6** 632 462 28 38 33,0
**Испытание на растяжение проводили в условиях перестаривающей термообработки + термообработки для получения диффузионного покрытия, а твердость указана для условий перестаривающей термообработки.

Каждая из термообработок HT#1-HT#5 дает преимущества по сравнению с предсварочными термообработками предшествующего уровня, которые требуют медленных скоростей охлаждения 1-3°F/мин, предпочтительно 1°F/мин, до температуры ниже 1450°F (788°C) (предпочтительно ниже 1250°F=677°C). Более точно, предсварочная термообработка согласно настоящему изобретению может быть более эффективной экономически с точки зрения экономии времени и производственных расходов, так как можно сэкономить примерно 5-8 часов, позволяя более высокую скорость охлаждения после достижения температуры примерно 1650°F-1450°F (899-788°C) по сравнению с предсварочной термообработкой, описанной в патенте US 6120624.

Проводились дополнительные испытания, чтобы оценить наличие или отсутствие растрескивания при деформационном старении во время сварки образца отливки и во время термообработок после сварки, типично применяющихся при производстве компонентов турбины из суперсплавов. Брали равноосный сляб из IN939, отлитый прецизионной отливкой, размерами 8''×4''×1/2'' (20,32×10,16×1,27 см3) и разрезали на три более мелких сегмента. Затем эти три сегмента обрабатывали механически, чтобы ввести множество искусственных дефектов различной формы и размеров, имитирующих дефекты отлитого компонента, который требовал сварки. Каждый из обработанных так сегментов будет называться образцом для испытания сварного шва. Область исследования сварки на образцах для испытаний сварного шва включала искусственные дефекты сварки диаметром 0,5'' и 0,25'' (1,27 и 0,635 см) и глубиной 6 мм и 5 мм (соответственно A и B на фиг. 8A и 8B), вырез C (ширина 5 мм и глубина 6 мм), углового сварного шва D1, D2 (длиной, равной ширине образца) на стороне образца и наплавки E (шириной 2,5 мм), как показано на фиг. 8A и 8B.

Каждый из образцов для испытания сварного шва подвергали затем предсварочной термообработке в соответствии с вышеописанной термообработкой HT#5. После завершения термообработки, включая стадии или ступени охлаждения, с каждого образца для испытания сварного шва делали тонкий концевой срез и осматривали. Было определено, что рост частиц γ'-фазы в каждом из образцов на испытание сварного шва соответствовал росту, демонстрируемому в отлитом образце, который подвергали предсварочной термообработке HT#5, как показано на фиг. 5A и 5B. Микрофотоснимки срезов с образцов для испытания сварного шва показаны на фиг. 7A и 7B, они указывают на соответствие роста частиц с предсварочной термообработкой HT#5.

Затем каждый из образов для испытания сварного шва подвергали процессу обработки отливки, включая термообработку во время сварки и после сварки (обработка на твердый раствор, стабилизационная обработка и старение), чтобы в целом воспроизвести технологические стадии изготовления компонента турбины из суперсплава. На каждом образце для испытания сварного шва заваривали каждый из совокупности вырезов или искусственных дефектов, используя присадочную сварочную проволоку Nimonic 263. Другой сварочный аппарат производил сварку каждого соответствующего образца, чтобы воспроизвести реалистический сценарий производства.

После сварки образцов проводили следующие виды термообработки. Термообработку на твердый раствор проводили при температуре 1160°C±15°C (2120°F±25°F) в вакууме в течение 4 часов (240+15/-0 минут). Затем каждый образец быстро охлаждали (за 3 минуты или меньше) до 1000°C (1832°F) и затем газом (инертным газом) охлаждали до комнатной температуры. Образцы быстро охлаждали с 1000°C до 540°C за 20 минут или меньше. После 540°C их охлаждали до комнатной температуры.

Стабилизационную термообработку проводили на каждом образце для испытания сварного шва при 1000°C±15°C (1832°F±25°F) в вакууме в течение 6 часов (360+15/-0 минут). Затем каждый образец охлаждали газом (инертным газом) до комнатной температуры. Скорость охлаждения соответствовала охлаждению с 1000°C до 540°C за 20 минут или меньше. Допускалось воздушное охлаждение с температуры 540°C до комнатной температуры.

Наконец, проводили старящую термообработку при 800°C±15°C (1472°F±25°F) в вакууме в течение 16 часов (960±15 минут) для каждого образца для испытания сварного шва, который затем быстро охлаждали газом (инертным газом) до комнатной температуры. Допускалось воздушное охлаждение с 540°C до комнатной температуры.

Визуальный осмотр и обследование методом флуоресцентной дефектоскопии (FPI) проводились на каждом образце после стадии сварки и после каждой из вышеописанных послесварочных термообработок. Эти осмотры не дали прямых указаний на обнаружение трещин. После завершения сварки и всех визуальных и FPI осмотров каждый из образцов разрезали вдоль, образуя продольные сечения. Делали микрофотоснимки сечений, чтобы обследовать образцы для испытания сварного шва на растрескивание мест сварки при деформационном старении. Ни на одном из трех образцов не наблюдалось растрескивания при деформационном старении. Один из двух образцов не имел дефектов сварки, тогда как у двух других были обнаружены такие признаки дефектов сварки, как подплыв металла шва, не связанные с растрескиванием при деформационном старении. Согласно фиг. 9A и 9B, микрофотоснимки сечений 12A и 12B образца для испытания сварного шва, подвергнутого предсварочной термообработке по настоящему изобретению, не имеют признаков растрескивания при деформационном старении или дефектов сварки в местах сварки A, B, C, D1, D2 и E. Таким образом, была протестирована предсварочная термообработка, которая показала, что она позволяет достичь желаемой пластичности отливки из суперсплава IN939, предотвращающей растрескивание при деформационном старении, которое может случаться во время сварки и при термообработках отливки после сварки.

Хотя здесь были проиллюстрированы и описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, очевидно, что такие варианты осуществления были приведены лишь в качестве примера. Не выходя за объем настоящего изобретения, можно внести многочисленные модификации, изменения и замены. Соответственно, подразумевается, что изобретение ограничено только сущностью и объемом приложенной формулы.

1. Способ предварительной термообработки перед сваркой компонента турбины из никелевого сплава Inconel 939, включающий:

- нагрев компонента турбины до первой температуры в диапазоне от температуры, на 35°F (19,4°C) ниже температуры растворения фазы γ', и до температуры начала плавления сплава;

- выдержку компонента в течение 1 часа при первой температуре;

- охлаждение компонента со скоростью 1°F (0,56°C) в минуту до температуры 1900°F(±25°F) (1038±15°C) и выдержку при этой температуре в течение 10 минут;

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F в минуту до температуры 1800°F(±25°F) (982±15°C) и выдержку при этой температуре в течение 10 минут; и

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F в минуту до температуры в диапазоне от 1650°F(±25°F) до 1450°F(±25°F) ((899-788)±15)°C.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после охлаждения компонента турбины до температуры в диапазоне от 1650°F(±25°F) до 1450°F (±25°F) дополнительно проводят охлаждение компонента до комнатной температуры.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев компонента до первой температуры включает нагрев до температуры 2120°F(±25°F) (1160±15°C).

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что перед нагревом до температуры 2120°F(±25°F) (1160±15°C) дополнительно осуществляют нагрев компонента до температуры 1850°F(±25°F) (1010±15°C) со скоростью 50°F (28°C) в минуту.

5. Способ предварительной термообработки перед сваркой компонента турбины из никелевого сплава Inconel 939, включающий:

- нагрев компонента турбины до температуры 1850°F(±25°F) (1010±15°C) со скоростью 50°F (28°C) в минуту;

- нагрев компонента турбины до температуры 2120°F(±25°F) со скоростью 2°F (1,1°C) в минуту;

- выдержку компонента турбины в течение 1 часа при температуре 2120°F(±25°F);

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F (0,56°C) в минуту до температуры 1900°F(±25°F) (1038±15°C) и выдержку при этой температуре в течение 10 минут;

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F в минуту до температуры 1800°F(±25°F) (982±15°C) и выдержку при этой температуре в течение 10 минут; и

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F в минуту до температуры в диапазоне от 1650°F(±25°F) до 1450°F(±25°F) ((899-788)±15)°C.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что после охлаждения до температуры в диапазоне от 1650°F(±25°F) до 1450°F(±25°F) ((899-788)±15)°C дополнительно осуществляют охлаждение компонента турбины до комнатной температуры.

7. Способ предварительной термообработки перед сваркой компонента турбины из никелевого сплава Inconel 939, включающий:

- нагрев компонента турбины до первой температуры в диапазоне от температуры, на 35°F ниже температуры растворения γ'-фазы, и до температуры начала плавления сплава;

- выдержку компонента турбины в течение 1 часа при первой температуре;

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F (0,56°C)в минуту до температуры 1900°F(±25°F) (1038±15°C) и выдержку при этой температуре в течение 10 минут;

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F в минуту до температуры 1800°F(±25°F) (982±15°C) и выдержку при этой температуре в течение 10 минут; и

- охлаждение компонента турбины со скоростью 1°F в минуту до температуры в диапазоне от 1650°F(±25°F) (899±15°C) до 1450°F(±25°F) (788±15°C), соответственно.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что после охлаждения компонента турбины до температуры в диапазоне от 1650°F(±25°F) (899±15°C) до 1450°F(±25°F) (788±15°C) дополнительно осуществляют охлаждение до комнатной температуры.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что нагрев компонента турбины до первой температуры включает нагрев до температуры 2120°F(±25°F) (1160±15°C).

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что перед нагревом до температуры 2120°F(±25°F) (1160°C±15°C) дополнительно осуществляют нагрев компонента турбины до температуры 1850°F(±25°F) (1010°C±15°C) со скоростью 50°F (28°C) в минуту.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов на основе никеля, и может быть использовано при производстве сотового заполнителя системы теплозащиты для гиперзвукового летательного аппарата или космического аппарата.
Способ относится к формированию в изделии износостойкого приповерхностного слоя, содержащего соединения кобальта с водородом и кислородом в виде гидроксида кобальта Со(ОН)2 и гетерогенитов 3R - Со+3[O(ОН)] и 2Н-СоО(ОН), и заключается в том, что изделие из кобальтсодержащего материала нагревают во влажном воздухе при температуре от 100°С до менее 200°С в течение от 0,5 до 2,0 час.

Изобретение относится к металлургии, а именно к восстановительной обработке деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано в авиационной и энергетической промышленности для продления ресурса работы деталей газотурбинных двигателей и установок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке сплавов на основе никеля. Способ термомеханической обработки заготовки из сплава на основе никеля включает первый этап нагревания заготовки до температуры 1093-1163°С, первый этап ротационной ковки нагретой до 1093-1163°С заготовки с уменьшением площади поперечного сечения на 30-70%, второй этап нагревания заготовки до температуры 954-1052°С, причем между окончанием первого этапа ковки и началом второго этапа нагревания заготовку поддерживают при температуре ниже температуры растворения карбидов М23С6 и не позволяют ей охлаждаться до температуры окружающей среды, и второй этап ротационной ковки нагретой до 954-1052°С заготовки с уменьшением площади поперечного сечения на 20-70%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к хромоникелевому сплаву, и может быть использовано при строительстве печей, а также в химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано при обработке и горячем формовании слитков из сплавов. На слиток наносят слой металлического материала в виде наплавленного покрытия толщиной от 0,64 до 1,27 см, металлургически связанного с по меньшей мере участком боковой поверхности цилиндрического слитка из сплава и с по меньшей мере одним торцом цилиндрического слитка из сплава.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к хромоникелевоалюминиевому сплаву. Сплав содержит в мас.%: более 25 до 33 хрома, от 1,8 до менее 3,0 алюминия, от 0,10 до менее 2,5 железа, 0,001-0,50 кремния, 0,005-2,0 марганца, 0,00-0,60 титана, по 0,0002-0,05 каждого из магния и/или кальция, 0,005-0,12 углерода, 0,001-0,050 азота, 0,0001-0,020 кислорода, 0,001-0,030 фосфора, не более 0,010 серы, не более 2,0 молибдена, не более 2,0 вольфрама, остальное - никель и обычные, технологически обусловленные примеси.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в металлургической и машиностроительной отраслях промышленности при изготовлении заготовок и деталей из гранулированных жаропрочных сплавов, например дисков роторов газотурбинных двигателей со смешанной наномикрокристаллической структурой.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термомеханической обработке монокристаллов ферромагнитных сплавов Ni-Fe-Ga-Co. Способ получения нанокомпозита с двойным эффектом памяти формы на основе монокристаллов ферромагнитного сплава Ni49Fe18Ga27Co6 включает отжиг монокристалла в атмосфере инертного газа с последующей закалкой в воду и старение под нагрузкой при 673 K в вакууме.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления литьем деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах природного газа при температурах 600-900°C.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к составам сплавов на основе никеля, которые могут быть использованы, например, для изготовления деталей двигателей, труб.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в газотурбинном двигателестроении при производстве рабочих и сопловых охлаждаемых лопаток с монокристаллической структурой.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано для изготовления высоконагруженных роторных деталей, работающих при температурах до 650-700°С в газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов на основе никеля, и может быть использовано при производстве сотового заполнителя системы теплозащиты для гиперзвукового летательного аппарата или космического аппарата.

Изобретение относится к металлургии, в частности к использованию сплава для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и с рабочими режимами при температуре 600÷1200°С и давлением до 50 атм.

Жаропрочный сплав используется для изготовления реакционных труб змеевиков установок производства этилена и др. нефтегазоперерабатывающих установок, с рабочими режимами при температуре 650÷1000°C и давлением до 10 атмосфер.

Изобретение относится к области металлургии деформируемых сплавов системы Ni-Cr-Мо и может быть использовано для изготовления коррозионно-стойких труб, корпусов, испарителей и других сварных узлов и деталей, работающих в агрессивных окислительных средах, в частности хлоридных, как, например, расплава KCl-AlCl3, в области температур до 650°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе никеля, которые могут быть использованы в качестве материала для изготовления элементов зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаростойких порошковых сплавов на основе интерметаллида NiAl, и может быть использовано в авиационной, космической и энергетической отраслях для изготовления теплонагруженных деталей, работающих в условиях высоких температур и испытывающих относительно невысокие механические нагрузки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al, предназначенным для изготовления методом направленной кристаллизации и монокристаллического литья деталей газотурбинных двигателей авиационной промышленности, например сопловых и рабочих лопаток, блоков сопловых лопаток, сегментов камеры сгорания, створок.

Изобретение относится к получению наноструктурированного порошка твердого раствора никель-кобальт. Способ включает взаимодействие кристаллических малорастворимых карбонатов никеля и кобальта с восстановителем в виде водного раствора гидразингидрата в концентрации 9,6 мас.%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к предсварочной термообработке компонента турбины. Способ предварительной термообработки перед сваркой компонента турбины из никелевого сплава Inconel 939 включает нагрев компонента турбины до первой температуры в диапазоне от температуры на 35°F ниже температуры растворения фазы γ и до температуры начала плавления сплава и выдержку при этой температуре, охлаждение со скоростью 1°F в минуту до температуры 1900°F и выдержку при этой температуре, охлаждение со скоростью 1°F в минуту до температуры 1800°F и выдержку при этой температуре. Затем проводят охлаждение компонента со скоростью 1°F в минуту до температуры в диапазоне от 1650°F до 1450°F ±15)°C. Уменьшается растрескивание при деформационном старении во время сварки и последующей термообработки. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

Наверх