一种抗晶间腐蚀锻造件及其制备方法

摘要

本发明提供一种抗晶间腐蚀锻造件及其制备方法，涉及锻造件加工技术领域。所述抗晶间腐蚀锻造件由以下百分比的原料制成：Al：4.6%‑5.8%、Mg：2.6%‑3.8%、Mn：6.4%‑8.2%、Zr：2.1%‑2.4%、Ru：0.8%‑1.2%、C：3.8%‑6.2%、Ni：1.6%‑2.8%、Si：8.4%‑10.2%、S：0.2%‑0.6%、Co：0.5%‑0.8%、W：1.2%‑1.8%、Re：0.8%‑1.2%，余量为Cu。本发明克服了现有技术的不足，通过调整合金的成分配比和锻造工艺，在保证锻造件的力学性能优异性的同时，有效提高了锻造件的抗晶间腐蚀性，增强产品的经济效益。

权利要求

1.一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于，所述抗晶间腐蚀锻造件由以下百分比的原料制成：Al：4.6%-5.8%、Mg：2.6%-3.8%、Mn：6.4%-8.2%、Zr：2.1%-2.4%、Ru：0.8%-1.2%、C：3.8%-

6.2%、Ni：1.6%-2.8%、Si：8.4%-10.2%、S：0.2%-0.6%、Co：0.5%-0.8%、W：1.2%-1.8%、Re：0.8%-

1.2%，余量为Cu；所述抗晶间腐蚀锻造件的制备方法包括以下步骤：（1）混合熔炼：将Cu、Al、Mg、Mn、Ni、Si、S混合于熔炼炉中在1350-1400℃温度下进行高温热熔后搅拌，再保温孕育，得混合金属液A备用；

（2）孕育渗透：将Zr、Ru和C的粉体置于铁水包底部，将上述混合金属液A缓慢浇淋至铁包内，浇淋完毕后将Co、W、Re粉末添加入铁包内，将石棉瓦盖住铁水包，进行孕育，温度降至

600-650℃时取出，得混合金属备用；

（3）真空熔炼：将上述混合金属加入真空电炉中，缓慢抽真空至炉内压强为-0.2～-

0.1MPa，并将电炉升温至800℃，静置一段时间后，缓慢对电炉进行升压升温至压强为3MPa-

6MPa，温度为1250-1300℃后继续熔炼，得混合金属液B备用；

（4）检测除渣：将上述混合金属液B进行成分分析后进行金属元素补足，后加入孕育剂于电炉中保温孕育，后扒渣，得混合金属液C；

（5）多段锻造：将上述混合金属液C加入锻造炉中，降温至600℃进行初次锻造，后升温至900℃进行二次锻造，最后再降温至700℃进行三次锻造后成型，得锻造件粗胚备用；

（6）多段淬火：将上述锻造件粗胚快速升温至1000℃后缓慢降温至800℃保温30-

40min，再快速升温至900℃后缓慢降温至600℃保温30-40min，后快速升温至800℃再缓慢降温至500℃保温30-40min，得淬火锻造件备用；

（7）表面处理：将上述淬火锻造件进行抛光打磨后升温至400-500℃，保温一段时间后采用喷淋水喷淋清洗冷却至常温后进行二次打磨，后清洗液清洗，得抗晶间腐蚀锻造件。

2.根据权利要求1所述的一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于：所述步骤（1）中保温孕育的时间为60-100min。

3.根据权利要求1所述的一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于：所述步骤（2）中孕育的时间为80-100min。

4.根据权利要求1所述的一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于：所述步骤（3）中电炉升温至800℃，静置时间为50-60min，温度为1250-1300℃时熔炼时间为100-120min。

5.根据权利要求1所述的一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于：所述步骤（4）中保温孕育的温度为1000-1100℃，孕育时间为60-70min。

6.根据权利要求1所述的一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于：所述步骤（5）中初次锻造的时间为80-90min，二次锻造的时间为30-40min，三次锻造的时间为60-80min。

7.根据权利要求1所述的一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于：所述步骤（6）中快速升温的速度为120-150℃/min，缓慢降温的速度为10-15℃/min。

8.根据权利要求1所述的一种抗晶间腐蚀锻造件，其特征在于：所述步骤（7）中于400-

500℃温度下保温时间为120-140min。

说明书

一种抗晶间腐蚀锻造件及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及锻造件加工技术领域，具体涉及一种抗晶间腐蚀锻造件及其制备方法。

背景技术

[0002] 锻造件是金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。锻件过程建造了精致的颗粒结构，并改进了金属的物理属性。

[0003] 晶间腐蚀是局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化，不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。

[0004] 由于现阶段工业的高速发展，对金属锻造件的性能要求也越来越高，所以提升锻造件的抗晶间腐蚀性为锻造件的重要发展方向。

发明内容

[0005] 针对现有技术不足，本发明提供一种抗晶间腐蚀锻造件及其制备方法，通过调整合金的成分配比和锻造工艺，在保证锻造件的力学性能优异性的同时，有效提高了锻造件的抗晶间腐蚀性，增强产品的经济效益。

[0006] 为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

[0007] 一种抗晶间腐蚀锻造件，所述抗晶间腐蚀锻造件由以下百分比的原料制成：Al：4.6%-5.8%、Mg：2.6%-3.8%、Mn：6.4%-8.2%、Zr：2.1%-2.4%、Ru：0.8%-1.2%、C：3.8%-6.2%、Ni：
1.6%-2.8%、Si：8.4%-10.2%、S：0.2%-0.6%、Co：0.5%-0.8%、W：1.2%-1.8%、Re：0.8%-1.2%，余量为Cu。

[0008] 所述抗晶间腐蚀锻造件的制备方法包括以下步骤：

[0009] （1）混合熔炼：将Cu、Al、Mg、Mn、Ni、Si、S混合于熔炼炉中在1350-1400℃温度下进行高温热熔后搅拌，再保温孕育，得混合金属液A备用；

[0010] （2）孕育渗透：将Zr、Ru和C的粉体置于铁水包底部，将上述混合金属液A缓慢浇淋至铁包内，浇淋完毕后将Co、W、Re粉末添加入铁包内，将石棉瓦盖住铁水包，进行孕育，温度降至600-650℃时取出，得混合金属备用；

[0011] （3）真空熔炼：将上述混合金属加入真空电炉中，缓慢抽真空至炉内压强为-0.2～-0.1MPa，并将电炉升温至800℃，静置一段时间后，缓慢对电炉进行升压升温至压强为3MPa-6MPa，温度为1250-1300℃后继续熔炼，得混合金属液B备用；

[0012] （4）检测除渣：将上述混合金属液B进行成分分析后进行金属元素补足，后加入孕育剂于电炉中保温孕育，后扒渣，得混合金属液C；

[0013] （5）多段锻造：将上述混合金属液C加入锻造炉中，降温至600℃进行初次锻造，后升温至900℃进行二次锻造，最后再降温至700℃进行三次锻造后成型，得锻造件粗胚备用；

[0014] （6）多段淬火：将上述锻造件粗胚快速升温至1000℃后缓慢降温至800℃保温30-40min，再快速升温至900℃后缓慢降温至600℃保温30-40min，后快速升温至800℃再缓慢降温至500℃保温30-40min，得淬火锻造件备用；

[0015] （7）表面处理：将上述淬火锻造件进行抛光打磨后升温至400-500℃，保温一段时间后采用喷淋水喷淋清洗冷却至常温后进行二次打磨，后清洗液清洗，得抗晶间腐蚀锻造件。

[0016] 优选的，所述步骤（1）中保温孕育的时间为60-100min。

[0017] 优选的，所述步骤（2）中孕育的时间为80-100min。

[0018] 优选的，所述步骤（3）中电炉升温至800℃，静置时间为50-60min，温度为1250-1300℃时熔炼时间为100-120min。

[0019] 优选的，所述步骤（4）中保温孕育的温度为1000-1100℃，孕育时间为60-70min。

[0020] 优选的，所述步骤（5）中初次锻造的时间为80-90min，二次锻造的时间为30-40min，三次锻造的时间为60-80min。

[0021] 优选的，所述步骤（6）中快速升温的速度为120-150℃/min，缓慢降温的速度为10-15℃/min。

[0022] 优选的，所述步骤（7）中于400-500℃温度下保温时间为120-140min。

[0023] 本发明提供一种抗晶间腐蚀锻造件及其制备方法，与现有技术相比优点在于：

[0024] （1）本发明采用Cu、Al、Mg、Mn、Ni、Si、S、Zr、Ru、C、Co、W和Re等原料制备成成锻造件，其中Mn、Ni、Si、Ru等的添加有效保证锻造件的硬度和韧性，并且各成分配伍合理，有效保证产品的力学性能。

[0025] （2）本发明先将Cu、Al、Mg、Mn、Ni、Si、S进行混合熔炼，后添加Zr、Ru、C和Co、W、Re粉末进行孕育，再于真空电炉中进行抽真空熔炼，有效促进各物质混合，增强产品的均匀度，降低锻造件内部杂质，提升抗晶间腐蚀性。

[0026] （3）本发明对原料进行多段锻造，有效提升锻造件的韧性，降低其内应力，提升产品的成品率，并且进一步提升产品的稳定性，增强其抗晶间腐蚀性。

具体实施方式

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中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作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。

[0028] 实施例1：

[0029] 一种抗晶间腐蚀锻造件，所述抗晶间腐蚀锻造件由以下百分比的原料制成：Al：4.6%、Mg：2.6%、Mn：6.4%、Zr：2.1%、Ru：0.8%、C：3.8%、Ni：1.6%、Si：8.4%、S：0.2%、Co：0.5%、W：
1.2%、Re：0.8%，余量为Cu。

[0030] 所述抗晶间腐蚀锻造件的制备方法包括以下步骤：

[0031] （1）混合熔炼：将Cu、Al、Mg、Mn、Ni、Si、S混合于熔炼炉中在1350-1400℃温度下进行高温热熔后搅拌，再保温孕育，得混合金属液A备用；

[0032] （2）孕育渗透：将Zr、Ru和C的粉体置于铁水包底部，将上述混合金属液A缓慢浇淋至铁包内，浇淋完毕后将Co、W、Re粉末添加入铁包内，将石棉瓦盖住铁水包，进行孕育，温度降至600-650℃时取出，得混合金属备用；

[0033] （3）真空熔炼：将上述混合金属加入真空电炉中，缓慢抽真空至炉内压强为-0.2～-0.1MPa，并将电炉升温至800℃，静置一段时间后，缓慢对电炉进行升压升温至压强为3MPa-6MPa，温度为1250-1300℃后继续熔炼，得混合金属液B备用；

[0034] （4）检测除渣：将上述混合金属液B进行成分分析后进行金属元素补足，后加入孕育剂于电炉中保温孕育，后扒渣，得混合金属液C；

[0035] （5）多段锻造：将上述混合金属液C加入锻造炉中，降温至600℃进行初次锻造，后升温至900℃进行二次锻造，最后再降温至700℃进行三次锻造后成型，得锻造件粗胚备用；

[0036] （6）多段淬火：将上述锻造件粗胚快速升温至1000℃后缓慢降温至800℃保温30-40min，再快速升温至900℃后缓慢降温至600℃保温30-40min，后快速升温至800℃再缓慢降温至500℃保温30-40min，得淬火锻造件备用；

[0037] （7）表面处理：将上述淬火锻造件进行抛光打磨后升温至400-500℃，保温一段时间后采用喷淋水喷淋清洗冷却至常温后进行二次打磨，后清洗液清洗，得抗晶间腐蚀锻造件。

[0038] 其中，所述步骤（1）中保温孕育的时间为60-100min；所述步骤（2）中孕育的时间为80-100min；所述步骤（3）中电炉升温至800℃，静置时间为50-60min，温度为1250-1300℃时熔炼时间为100-120min；所述步骤（4）中保温孕育的温度为1000-1100℃，孕育时间为60-
70min；所述步骤（5）中初次锻造的时间为80-90min，二次锻造的时间为30-40min，三次锻造的时间为60-80min；所述步骤（6）中快速升温的速度为120-150℃/min，缓慢降温的速度为
10-15℃/min；所述步骤（7）中于400-500℃温度下保温时间为120-140min。

[0039] 实施例2：

[0040] 一种抗晶间腐蚀锻造件，所述抗晶间腐蚀锻造件由以下百分比的原料制成：Al：5.8%、Mg：3.8%、Mn：8.2%、Zr：2.4%、Ru：1.2%、C：6.2%、Ni：2.8%、Si：10.2%、S：0.6%、Co：0.8%、W：1.8%、Re：1.2%，余量为Cu。

[0041] 所述抗晶间腐蚀锻造件的制备方法包括以下步骤：

[0042] （1）混合熔炼：将Cu、Al、Mg、Mn、Ni、Si、S混合于熔炼炉中在1350-1400℃温度下进行高温热熔后搅拌，再保温孕育，得混合金属液A备用；

[0043] （2）孕育渗透：将Zr、Ru和C的粉体置于铁水包底部，将上述混合金属液A缓慢浇淋至铁包内，浇淋完毕后将Co、W、Re粉末添加入铁包内，将石棉瓦盖住铁水包，进行孕育，温度降至600-650℃时取出，得混合金属备用；

[0044] （3）真空熔炼：将上述混合金属加入真空电炉中，缓慢抽真空至炉内压强为-0.2～-0.1MPa，并将电炉升温至800℃，静置一段时间后，缓慢对电炉进行升压升温至压强为3MPa-6MPa，温度为1250-1300℃后继续熔炼，得混合金属液B备用；

[0045] （4）检测除渣：将上述混合金属液B进行成分分析后进行金属元素补足，后加入孕育剂于电炉中保温孕育，后扒渣，得混合金属液C；

[0046] （5）多段锻造：将上述混合金属液C加入锻造炉中，降温至600℃进行初次锻造，后升温至900℃进行二次锻造，最后再降温至700℃进行三次锻造后成型，得锻造件粗胚备用；

[0047] （6）多段淬火：将上述锻造件粗胚快速升温至1000℃后缓慢降温至800℃保温30-40min，再快速升温至900℃后缓慢降温至600℃保温30-40min，后快速升温至800℃再缓慢降温至500℃保温30-40min，得淬火锻造件备用；

[0048] （7）表面处理：将上述淬火锻造件进行抛光打磨后升温至400-500℃，保温一段时间后采用喷淋水喷淋清洗冷却至常温后进行二次打磨，后清洗液清洗，得抗晶间腐蚀锻造件。

[0049] 其中，所述步骤（1）中保温孕育的时间为60-100min；所述步骤（2）中孕育的时间为80-100min；所述步骤（3）中电炉升温至800℃，静置时间为50-60min，温度为1250-1300℃时熔炼时间为100-120min；所述步骤（4）中保温孕育的温度为1000-1100℃，孕育时间为60-
70min；所述步骤（5）中初次锻造的时间为80-90min，二次锻造的时间为30-40min，三次锻造的时间为60-80min；所述步骤（6）中快速升温的速度为120-150℃/min，缓慢降温的速度为
10-15℃/min；所述步骤（7）中于400-500℃温度下保温时间为120-140min。

[0050] 实施例3：

[0051] 一种抗晶间腐蚀锻造件，所述抗晶间腐蚀锻造件由以下百分比的原料制成：Al：5.2%、Mg：3.1%、Mn：7.6%、Zr：2.2%、Ru：1%、C：5.2%、Ni：2.2%、Si：9.3%、S：0.4%、Co：0.7%、W：
1.5%、Re：1%，余量为Cu。

[0052] 所述抗晶间腐蚀锻造件的制备方法包括以下步骤：

[0053] （1）混合熔炼：将Cu、Al、Mg、Mn、Ni、Si、S混合于熔炼炉中在1350-1400℃温度下进行高温热熔后搅拌，再保温孕育，得混合金属液A备用；

[0054] （2）孕育渗透：将Zr、Ru和C的粉体置于铁水包底部，将上述混合金属液A缓慢浇淋至铁包内，浇淋完毕后将Co、W、Re粉末添加入铁包内，将石棉瓦盖住铁水包，进行孕育，温度降至600-650℃时取出，得混合金属备用；

[0055] （3）真空熔炼：将上述混合金属加入真空电炉中，缓慢抽真空至炉内压强为-0.2～-0.1MPa，并将电炉升温至800℃，静置一段时间后，缓慢对电炉进行升压升温至压强为3MPa-6MPa，温度为1250-1300℃后继续熔炼，得混合金属液B备用；

[0056] （4）检测除渣：将上述混合金属液B进行成分分析后进行金属元素补足，后加入孕育剂于电炉中保温孕育，后扒渣，得混合金属液C；

[0057] （5）多段锻造：将上述混合金属液C加入锻造炉中，降温至600℃进行初次锻造，后升温至900℃进行二次锻造，最后再降温至700℃进行三次锻造后成型，得锻造件粗胚备用；

[0058] （6）多段淬火：将上述锻造件粗胚快速升温至1000℃后缓慢降温至800℃保温30-40min，再快速升温至900℃后缓慢降温至600℃保温30-40min，后快速升温至800℃再缓慢降温至500℃保温30-40min，得淬火锻造件备用；

[0059] （7）表面处理：将上述淬火锻造件进行抛光打磨后升温至400-500℃，保温一段时间后采用喷淋水喷淋清洗冷却至常温后进行二次打磨，后清洗液清洗，得抗晶间腐蚀锻造件。

[0060] 其中，所述步骤（1）中保温孕育的时间为60-100min；所述步骤（2）中孕育的时间为80-100min；所述步骤（3）中电炉升温至800℃，静置时间为50-60min，温度为1250-1300℃时熔炼时间为100-120min；所述步骤（4）中保温孕育的温度为1000-1100℃，孕育时间为60-
70min；所述步骤（5）中初次锻造的时间为80-90min，二次锻造的时间为30-40min，三次锻造的时间为60-80min；所述步骤（6）中快速升温的速度为120-150℃/min，缓慢降温的速度为
10-15℃/min；所述步骤（7）中于400-500℃温度下保温时间为120-140min。

[0061] 实施例4：

[0062] 检测上述实施例1-3所得锻造体的抗晶间腐蚀性，结果如表1所示：

[0063] （1）采用B法：600ml的（50.0±0.3）%+25g（21-23）%硫酸铁将上述实施例1-3所得锻造体浸泡沸腾120h后，检测其腐蚀速度；

[0064] （2）采用E法：100g硫酸铜+100ml纯硫酸去离子水稀释至1000ml，将上述实施例1-3所得锻造体浸泡沸腾16h后，取出各组锻造体完全180°后，放大观察各组表面有无晶间腐蚀裂痕。

[0065] 表1

[0066]检测 实施例1 实施例2 实施例3
B法腐蚀速度（mm/年） 0.083 0.062 0.037
E法有无裂痕 无 无 无

[0067] 实施例5：

[0068] 检测上述实施例1-3所得产品的机械性能，结果如下表2所示：

[0069]检测 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度（MPa） 792 821 814
屈服强度（MPa） 577 598 589
伸长率（%） 54 59 57
断面收缩率（%） 75 71 76

[0070] 有上述数据可知，本发明所得锻造体具有优良的抗晶间腐蚀性，并且其机械性能优越，适宜推广使用。

[0071] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0072] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。