本技术涉及合金锻造，具体涉及一种核电用镍基合金锻件的锻造方法。
背景技术：
1、核电用锻件主要指反应堆用高温合金，这些合金主要用作蒸汽发生器传热管、元件格架和压紧弹簧以及高温气冷堆和部分快堆的过热器与再热器传热管零部件。
2、在压水反应堆(pwr)核电站中，最关键的材料是蒸汽发生器中的传热管用高温合金，蒸发器是压水堆核电站中一、二回路热量交换的关键设备，其传热管管材的服役条件恶劣，既有管内外一、二回路工作介质问的压力差，又有高温水介质中包括均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀破裂(scc)在内的综合腐蚀，而其中尤以应力腐蚀破裂为蒸发器传热管最主要的破裂形式，许多反应堆都出现过此类问题，蒸发器传热管损伤会影响反应堆的正常运行，造成被迫降低功率、甚至停堆事故，带来巨大的经济损失，还可能威胁到核电站的安全运行。
3、ns3105又称lnconel690合金，是一种奥氏体型高铬镍基耐蚀合金，以其优异的耐蚀性能及较高的强度逐渐成为理想的核电蒸汽发生器管材用料，它不仅在含氯化物溶液和氢氧化钠溶液中，具有比304不锈钢、incoloy800合金、in—conel600合金优异的抗应力腐蚀开裂能力，特别是在各种类型的高温水中，也显示出了低的腐蚀速率和优异的应力腐蚀开裂抗力，因而被广泛应用于核电蒸汽机组中。
4、然而ns3105合金的锻造工艺复杂，化学成分和性能要求严格，对纯净度和稳定性要求较高，需要精确控制加热温度、锻造变形量、冷却速度等参数，以确保合金的性能和组织结构达到要求。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种利用ns3105合金钢来锻造核电用镍基合金锻造件的锻造方法，可以获得较高纯净度的镍基合金锻造件，且具有优异的力学性能，满足较高的使用指标。
2、本技术提供的一种核电用镍基合金锻件的锻造方法采用如下技术方案:
3、一种核电用镍基合金锻件的锻造方法，包括如下步骤:
4、a.采用真空感应炉+电渣重熔炉二次熔炼制造ns3105电渣钢锭，其中各化学成分控制在如下质量百分比:
5、c:0.010-0.040％；si:≤0.50％；mn:≤0.50％；p:≤0.015％；s:≤0.008％；ni:≥58.0％；cr:28.0-31.0％；fe:8.0-11.0％；cu:≤0.10％；co:≤0.080％；ti:≤0.30％；al:≤0.20％；b≤0.0005％；钢锭钢熔炼过程中控制c的质量百分比含量为0.020-0.040％，mn的质量百分比含量为0.20-0.50％，cr的质量百分比含量为29.50-31.00％，ti的质量百分比含量为0.15-0.30％，al+ti的质量百分比含量限制在0.45-0.50％；
6、b.电渣钢锭的加热，以小于等于600℃的初始温度进炉进行加热，以≥80℃/h的升温速率4h加热至850±20℃，保温1.5h，均升1.5h至1160±20℃，均温保温2h后进行锻造；
7、c.锻件的锻造变形，采用四镦三拔的锻造工艺进行锻造，总锻造比大于8，获得镍基合金锻件的粗锻件；
8、d.第一次粗加工，将粗锻件加工至要求的第一粗尺寸；
9、e.固溶化热处理，以≤400℃进炉随炉升温至1020±10℃保温3.5-4h，水冷至≤70℃；
10、补充热处理，随炉升温至715±10℃保温7-7.5h，空气冷却，将晶粒度控制在≥5级；
11、f.取样，将热处理后的粗锻件按取样图位置取样；
12、g.理化性能检验；
13、h.最终机加工，锻件加工至要求的最终交货图尺寸；
14、i.无损探伤；
15、j.外观尺寸检查；
16、k.标识成品。
17、通过采用上述技术方案：精确控制化学成分、优化熔炼和热处理工艺、严格锻造和加工流程以及全面的质量控制，能够得到具有较高纯净度和优异力学性能的核电用镍基合金锻造件，满足了核电领域对材料的高要求。
18、分析其原因，可能为:
19、1)采用真空感应炉+电渣重熔炉二次熔炼的方法制造ns3105电渣钢锭，这种组合熔炼方式可以显著降低钢锭中的杂质含量，包括气体(如h、o、n)、非金属夹杂物以及有害元素(如s、p等)，真空感应炉初步熔炼有助于去除大部分杂质，而电渣重熔进一步精炼，确保钢锭的高纯净度；
20、2)精确控制钢锭中各化学成分的质量百分比，特别是c、mn、cr、ti、al等关键元素的含量，这些元素对合金的力学性能有重要影响，例如，c和cr含量影响合金的硬度和耐腐蚀性，mn和ti含量则与合金的强度和韧性相关，通过精细调控这些元素，可以获得具有优异力学性能的镍基合金锻造件；
21、3)设计的固溶化热处理和补充热处理工艺旨在优化合金的微观组织，提高晶粒的均匀性和细化程度，从而提升合金的强度和韧性，固溶化热处理使合金中的析出相重新溶解到基体中，随后通过补充热处理控制晶粒长大，确保晶粒度控制在≥5级，这对于提高合金的持久强度、抗蠕变性能和抗疲劳性能至关重要；
22、4)采用四镦三拔的锻造工艺，总锻造比大于8，确保了锻件内部组织的致密性和均匀性，减少了锻造缺陷，同时通过多次粗加工和最终机加工，确保锻件尺寸精确，满足设计要求；
23、5)取样、理化性能检验、无损探伤、外观尺寸检查等多个环节，确保锻件的质量符合标准和设计要求，全面的质量控制体系有助于及时发现和纠正问题，提高产品的合格率和可靠性。
24、优选的，所述的ns3105电渣钢锭各化学成分控制在如下质量百分比:c:0.020-0.040％；si:≤0.50％；mn:0.20-0.50％；p:≤0.015％；s:≤0.008％；ni:≥58.0％；cr:29.5-31.0％；fe:8.0-11.0％；cu:≤0.10％；co≤0.080％；ti:0.15-0.30％；al:≤0.20％；b≤0.0005％；as≤0.01％；sn≤0.01％；sb≤0.002％；pb≤0.001％；h≤0.0004％；o≤0.002％；n≤0.004％。
25、通过采用上述技术方案：
26、优选的，所述ns3105电渣钢锭的ti/c重量百分比控制为7。
27、通过采用上述技术方案:可以优化碳化物的形成和分布，稳定锻造和热处理工艺，适量的碳化物可以提高合金的硬度和耐磨性，有助于获得理想的力学性能和加工性能，并且可以减少热裂纹和冷裂纹的形成，获得更均匀的组织结构，提高合金的韧性和抗裂性工艺稳定性。
28、优选的，所述镍基合金锻件的尺寸为外径φ430mm，高度为135mm。
29、通过采用上述技术方案:根据具体应用场景和性能要求设计的尺寸，可以确保材料的合理使用，避免浪费，同时，该尺寸可能也考虑了锻造过程中的材料流动性和变形特性，有助于减少锻造缺陷，提高产品质量。
30、优选的，所述的锻造变形依次包括:下料加热、四次镦粗、三次拔长、逐步按工艺尺寸成型、锻后冷却步骤。
31、通过采用上述技术方案:细化锻造变形过程使得每一步操作更加精确和可控，四次镦粗和三次拔长的交替进行，有助于改善材料的内部组织，消除内部缺陷，如气孔、疏松等，并促进材料的致密化，同时还能使材料在锻造过程中更加均匀地变形，减少应力集中和裂纹的产生；
32、逐步按工艺尺寸成型的过程确保了锻件最终尺寸的准确性和一致性。精确控制每一步的变形量，减少因变形量过大而导致的材料裂纹或尺寸偏差，从而提高锻件的整体质量；
33、下料加热和锻后冷却步骤对于控制锻造过程中的温度至关重要，适当的加热温度有助于降低材料的变形抗力，提高材料的塑性和可锻性，从而更容易实现所需的变形，而锻后冷却则有助于稳定材料的组织结构，防止因过热而导致的晶粒长大和性能下降。
34、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果:
35、1.本技术通过采用真空感应炉+电渣重熔炉的二次熔炼工艺，有效去除了钢锭中的杂质，如气体、非金属夹杂物及有害元素，显著提高了钢锭的纯净度，同时，精确控制化学成分，特别是c、cr、ti等关键元素的含量，优化了合金的微观组织，使得锻造出的镍基合金锻件具有优异的力学性能以及高纯净度，满足核电领域对材料的高要求；
36、2.本技术中锻造变形过程被细化为下料加热、四次镦粗、三次拔长、逐步按工艺尺寸成型及锻后冷却等多个步骤，这种精细化的操作使得每一步都更加精确和可控，通过交替进行的镦粗和拔长，改善了材料的内部组织，消除了内部缺陷，促进了材料的致密化，并减少了应力集中和裂纹的产生，此外，固溶化热处理和补充热处理工艺的优化，进一步稳定了材料的组织结构，细化了晶粒，提高了合金的持久强度和抗蠕变性能；
37、3.本技术整个锻造过程从原材料的准备、熔炼、锻造、热处理到最终的加工、检验和标识，都遵循了严格的质量控制标准，通过取样、理化性能检验、无损探伤、外观尺寸检查等多个环节的严格把关，确保了锻件的质量符合设计要求，并且标准化的生产流程提高了生产效率和产品的一致性，降低了生产成本，使得该方法具有广泛的应用前景和经济效益。
1.一种核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，所述的ns3105电渣钢锭各化学成分控制在如下质量百分比:
3.根据权利要求1所述的核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，所述ns3105电渣钢锭的ti/c重量百分比控制为7。
4.根据权利要求1所述的核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，所述镍基合金锻件的尺寸为外径φ430mm，高度为135mm。
5.根据权利要求1所述的核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，所述步骤c中的锻造变形依次包括:下料加热、四次镦粗、三次拔长、逐步按工艺尺寸成型、锻后冷却步骤。
6.根据权利要求1所述的核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，所述步骤e中的性能热处理包括固溶化热处理和补充热处理。
7.根据权利要求6所述的核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，所述固溶化热处理具体为:以≤400℃进炉随炉升温至1020±10℃保温3.5-4h，水冷至≤70℃。
8.根据权利要求6所述的核电用镍基合金锻件的锻造方法，其特征在于，所述补充热处理具体为: 随炉升温至715±10℃保温7-7.5h，空气冷却，将晶粒度控制在≥5级。
