本发明涉及高温合金锻造工艺技术领域，特别涉及一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法。
背景技术：
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；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金,高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。
目前铁素体高温合金锻造，由于人员，设备，环境等各种外界因素的干涉，导致铁素体高温合金在锻造过程中，在低温轧制的时候，轧制力较大，设备无法满足要求时，容易出现晶粗、混晶，在生产过程中，生产工序较多，对设备能力要求较高，生产效率也较低，且产品也不容易合格。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其优点在于提升轧制温度，降低材料的变形抗力，降低对于设备能力的要求，实现铁素体高温合金环件的晶粒细化，解决了铁素体高温合金晶粒粗大及混晶的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，如图1所示，包括以下步骤：s1、加热：将铁素体高温铸锭入炉，之后将温度升高到850-900℃保温一段时间，然后温度升高至1180-1230℃并且保温一段时间；s2、锻造：对铁素体高温铸锭镦粗，之后对铸锭进行冲孔，最后对铸锭进行马架扩孔；s3、热料回炉：将锻造完成的铁素体高温铸锭重新放入到炉中加热到1180-1230℃并保温一段时间；s4、轧环：轧环至预定尺寸；s5、冷却：锻造后将锻件快速冷却至室温；s6、固溶热处理：将锻件加热到1180-1230℃，之后将锻件快速冷却至室温；s7、检查晶粒度：选取锻件式样，使用电子显微镜对式样拍摄金相图，通过观察金相图确定锻件的晶粒度。
进一步的，在步骤1中，铁素体高温铸锭的初始温度≤400℃。
进一步的，在步骤1中，铁素体高温铸锭在5～7h内加热到850-900℃，之后保温时间的范围是5～7h。
进一步的，在步骤1中，铁素体高温铸锭在3～4h内加热到1180-1230℃，之后进行保温，保温时间范围为5～7h。
进一步的，在步骤3中，回炉的保温时间范围是2～3h。
进一步的，在步骤5中，使用水冷的方式将锻件冷却至室温。
进一步的，在步骤2中，在马架扩孔的过程中，扩孔的尺寸为φ400×φ260×300。
进一步的，在步骤4中，锻件的轧环预订尺寸为φ600×φ517×300。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.在高温(1230℃～1280℃)条件下，铁素体高温合金的晶粒会迅速长大，采用锻造，冲孔，高温大变形轧环的方法，使铁素体高温合金的晶粒在高温(1180℃～1230℃)条件下进行大变形，铁素体高温合金的晶粒会得到充分的破碎，不仅晶粒得到细化，而且晶粒非常均匀，不会出现粗晶及混晶的情况；
2.锻件热料回炉保温一段时间后，之后锻件进行出炉进行马架扩孔后，再次热料回炉保温一段时间后，出炉进行环轧，这样多次加热锻造，在这过程中晶体组织经过多次破碎，有利于晶体组织进一步细化，提高产品的质量。
3.不需要采用轧制力较大的锻造设备，也就意味着对于锻造设备要求低，有利于减少设备成本提高经济效益。
附图说明
图1是铁素体高温合金环件晶粒细化方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例：一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，如图1所示，包括以下步骤：
s1、加热：将铁素体高温铸锭入炉，保证铁素体高温铸锭的初始温度≤400℃，之后铁素体高温铸锭在5～7h内加热到850-900℃，之后铁素体高温铸锭在3～4h内加热到1180-1230℃，之后进行保温，保温时间范围为5～7h。
每进行一次加热的过程都是需要是进行一段时间的保温，是为了确保晶体组织细化转变的更加彻底。
在850-900℃的温度条件下，碳溶于α-fe中的间隙固溶体称为铁素体，铁素体本身是体心立方晶格结构，其晶格间隙小。在1180-1230℃的温度范围中进行热处理的时候，碳会逐渐溶入晶格间隙中，使晶体组织进一步细化，解决大型铁素体高温合金环件粗晶、混晶问题，从而提高大型铁素体高温合金的力学性能。
在加热的过程中，温度需要低于1394℃，超过1394℃铁素体会转变为δ固溶体，会导致晶体本身的变形能力下降，硬度上升，导致后续的锻造工序会遇到困难。
s2、锻造：对铁素体高温铸锭镦粗，之后对铸锭进行冲孔，最后对铸锭进行马架扩孔，扩孔的尺寸为φ400×φ260×300。
s3、热料回炉：将锻造完成的铁素体高温铸锭重新放入到炉中加热到1180-1230℃并保温一段时间，保温时间为范围是2～3h。
铸锭在经过锻造之后，铸锭受到外力的影响，不可避免会造成部分晶体组织变化。所以再次进行回炉，确保晶体组织进一步细化，消除粗晶和混晶。
s4、轧环：轧环至预定尺寸，锻件的轧环预订尺寸为φ600×φ517×300。轧制过程满足高温(1180℃～1230℃)条件下环件各部分应变量εmin≥0.85，避免轧制导致粗晶和混晶出现。
s5、冷却：锻造后使用水冷的方式将锻件冷却至室温。
s6、固溶热处理：将锻件加热到1180-1230℃，之后将锻件快速冷却至室温。固溶化处理使钢中的碳化物在高温加热时溶解，碳会进入到晶体的间隙中，将高温组织在室温下固定下来获得过饱和的奥氏体，过饱和的奥氏体具有良好耐腐蚀性，从而改善锻件的耐腐蚀性。
在进行的固溶处理的时候，随着碳化物溶解，锻件的碳含量也会增加，导致锻件的硬度下降、塑性和韧性上升，也就意味着变形加工性能上升。避免出现温度过高(超过1394℃)的情况，避免出现δ固溶体，导致锻件硬化，影响变形加工性能。
s7、检查晶粒度：选取锻件的边角料，使用电子显微镜对式样拍摄金相图，通过观察金相图确定锻件的晶粒度，经过上述工艺处理的锻件晶粒度为6～7级。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
1.一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：包括以下步骤：
s1、加热：将铁素体高温铸锭入炉，之后将温度升高到850-900℃保温一段时间，然后温度升高至1180-1230℃并且保温一段时间；
s2、锻造：对铁素体高温铸锭镦粗，之后对铸锭进行冲孔，最后对铸锭进行马架扩孔；
s3、热料回炉：将锻造完成的铁素体高温铸锭重新放入到炉中加热到1180-1230℃并保温一段时间；
s4、轧环：轧环至预定尺寸；
s5、冷却：锻造后将锻件快速冷却至室温；
s6、固溶热处理：将锻件加热到1180-1230℃，之后将锻件快速冷却至室温；
s7、检查晶粒度：选取锻件式样，使用电子显微镜对式样拍摄金相图，通过观察金相图确定锻件的晶粒度。
2.根据权利要求1所述的一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：在步骤1中，铁素体高温铸锭的初始温度≤400℃。
3.根据权利要求1所述的一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：在步骤1中，铁素体高温铸锭在5～7h内加热到850-900℃，之后保温时间的范围是5～7h。
4.根据权利要求1所述的一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：在步骤1中，铁素体高温铸锭在3～4h内加热到1180-1230℃，之后进行保温，保温时间范围为5～7h。
5.根据权利要求1所述的一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：在步骤3中，回炉的保温时间范围是2～3h。
6.根据权利要求1所述的一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：在步骤5中，使用水冷的方式将锻件冷却至室温。
7.根据权利要求1所述的一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：在步骤2中，在马架扩孔的过程中，扩孔的尺寸为φ400×φ260×300。
8.根据权利要求1所述的一种铁素体高温合金环件晶粒细化方法，其特征在于：在步骤4中，锻件的轧环预订尺寸为φ600×φ517×300。
技术总结