[发明专利]一种保证GH738托板自锁螺母晶粒度的余温热处理方法

说明书

本发明属于航发动机零件热处理技术领域，尤其涉及一种保证GH738托板自锁螺母晶粒度的余温热处理方法，将螺母坯件热镦成形后，余温回炉加热处理；然后机加工，收口后进行稳定化处理和时效处理。本发明在高于材料相变温度进行热镦，在变形过程中材料组织结构发生改变，然后在适当的余温热处理，获得所期望组织及形变组织；解决了现有GH738托板自锁螺母产品在热镦成形后采用常规的热处理工艺出现的晶粒度不合格、锁紧性能离散度大、不能满足产品性能要求的技术问题。

技术领域

本发明属于航发动机零件热处理技术领域，尤其涉及一种保证GH738托板自锁螺母晶粒度的余温热处理方法。

背景技术

GH738是一种γ'相沉淀硬化的镍基高温合金，熔点为1330～1360℃，具有良好的耐热腐蚀能力，较高的屈服强度和疲劳性能，工艺塑性好，组织稳定。在国内该合金已在航空领域的应用越来越广泛，适合制造在815℃以下长期工作的航空发动机转动部件，如涡轮盘、压气机盘、转子叶片和高温紧固件等。常用使用温度≤730℃，用GH738制造的航空发动机托板自锁螺母类产品，主要起连接和紧固各相关零部件作用。

GH738托板自锁螺母是航空发动机广泛应用的紧固零件，产品示意图如图1所示，其技术要求需满足：1)硬度34～44HRC；2)晶粒度2～6级，不允许有粗细晶粒带存在；3)常温锁紧性试验；4)高温锁紧试验；5)扩口试验。热处理工艺是影响GH738托板自锁螺母的主要因素之一。

目前，在航空用托板自锁螺母类产品的长期生产中，选用固溶态坯料经热镦成型+常规热处理(即稳定化+时效)工艺。紧固件按照常规热处理后时晶粒度不均匀，有粗细晶粒存在，锁紧性能离散度大，不满足技术要求而报废；这是因为重新加热至再结晶温度以上退火处理工艺，升温过程需要较长时间，此段时间会发生较大程度回复，当得到均匀晶粒度时，形变强化效果损失较大导致的。针对这一问题，本申请人前期也对GH738自锁螺母的热处理工艺进行了相关研究。

申请号为CN 201811507159.7的专利公开了一种提高GH738自锁螺母锁紧性能的热处理方法，包括以下步骤：(1)高温短时退火：将镦制后(已冷却至室温)的自锁螺母坯件在炉温为850±10℃时入炉，快速升温至退火加热温度进行退火处理，退火加热温度为1080±10℃，保温5～7min，保温结束后油冷；(2)稳定化处理：将坯件放入炉中，在840±10℃的温度下保温4小时；(3)时效处理：将坯件放入炉中，在760±10℃的温度下保温16小时。该专利技术为本申请人前期的研究，在常规热处理工艺上进行高温短时退火处理，对高GH738自锁螺母的晶粒度具有一定的细化作用。但是高温短时退火在加热处理过程中会造成晶粒长大，会影响晶粒的细化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明研究者通过对GH738托板自锁螺母镦粗成形后的余温进行控制，提供了一种保证GH738托板自锁螺母晶粒度的余温热处理方法，在保证晶粒度合格的前提下，大幅度减少了GH738托板自锁螺母类产品的锁紧性能离散度，从而保证了GH738托板自锁螺母类产品技术要求、使用安全性；具体是通过以下技术方案实现的。

一种保证GH738托板自锁螺母晶粒度的余温热处理方法，将螺母坯件热镦成形后，余温退火；然后机加工，收口后进行稳定化处理和时效处理。

优选地，所述余温退火为：利用热镦成形的余温，快速放入加热炉中在1070℃的温度下保温5～7min，出炉空冷或快速冷却至室温。

优选地，所述热镦成形的余温控制在600℃以上。

优选地，所述热镦成形为：坯料始锻温度控制在1020～1150℃，采用感应加热器进行加热，加热器设置参数为180-200A，加热时间10-11秒,整体加热，加热后快速入模完成热镦成形。

优选地，所述余温退火处理过程中，加热炉采用网带炉，炉温均匀性±10℃，控温精度±1℃。