【航空工业行业标准(HB)】 航空用高温合金涡轮工作叶片精铸件规范

中华人民共和国航空行业标准
FL9570
航空用高温合金
HB 7728 2002
涡轮工作叶片精铸件规范
Specification for superalloyturbine blade investment castings for aviation2002-11-20发布
国防科学技术工业委员会发布
200302一01实施
HB7728-2002
本规范由中国航空工业第二集团公司提出。本规范由中国航空综合技术研究所归口。本规范起草单位：中国南方航空动力机械公司、贵州新艺机械厂、西安航空发动机公司。政、王晔、杨玲秀。
本规范主要起草人：何继绥、藏川、杨！范围
航空用高温合金
涡轮工作叶片精铸件规范
HB7728-2002
本规范规定了航空用高温合金涡轮工作叶片精铸件的要求、质量保证规定和交货准备等。本规范适用于航空用高温合金涡轮工作叶片精铸件(以下简称精铸件）。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。GJB905熔模铸造工艺质量控制
HB5143金属室温拉伸试验方法
金属高温拉伸持久试验方法
HB5150
HB5155K403合金锭
HB5156K405合金锭
HB5157
K406合金锭
HB51611
K417合金锭
HB51621
K418合金锭
HB5195
HB5220
HB5331
HB6742
金属高温拉伸试验方法
（所有部分）高温合金化学分析方法航空用K17G镍基铸造高温合金技术条件单晶叶片晶体取向的测定X射线背射劳厄照相法HB7239
K418B合金锭
HB7240
HB7569
HB 7570
HB7701www.bzxz.net
DZ22B合金锭
DZA合金锭
DZ22合金锭
K406C(K6C)合金锭
HB/Z60
）X射线照像检验
HB/Z61
3要求
穆透检验
3.1原材料及制造工艺
3.1.1合金锭
精铸件重熔用合金锭K403、K4US、K4U6、K406C、K417、K417G、K418、K418B3、DZ4、DZ22、DZ22B等、应分别符合HB5155、HB5156、HB5157、HB7701、HB5161、HB5331、HB5162、HB7239、HB7569HB7570、HB7240或合金锭专用技术条件的规定。K424、K40、K002、DZ5、DD3、DD402等应分别符合合金锭专用技术条件的规定。
3.1.2工艺材料
HB7728-2002
用于制模、制壳、制芯等主要工艺材料质量应稳定，其工艺质量控制应符合GJIB905的规定。3.1.3制造工艺
精铸件应在真空下进行重熔和说注，铸造生产过程应按铸造工艺说明书和工艺规程进行操作，其工艺质量控制应符合GJB905的规定，不充许使用浇冒口、废铸件等返回料直接浇注精铸件。对于允许使用返回料的合金锭，返回料的比例一般应少于或等于50%，使用的返回料的比例应在合同中注明。3.2化学成分
精铸件的化学成分中的主要元素应符合含金锭标准规定的化学成分要求。对个别主要元素和杂质元素的控制有特殊要求时，应在精铸件专用技术条件或合同中规定。3.3力学性能
3.3.1精铸件的力学性能应在与精铸件同熔批的单铸或附铸试样上测定。允许从精铸件上切取力学性能试样，试样受检状态应与精铸件标准热处理状态相同。3.3.2精铸件的力学性能包括拉伸性能和持久性能，应符合精铸件专用技术条件的规定。有特殊要求时在精铸件专用技术条件或合同中规定。3.4表面低倍晶粒
3.4.1等轴晶涡轮工作叶片精铸件晶粒3.4.1.1等轴品涡轮工作叶片精铸件表面腐蚀后迹行低倍检验，一般要求表面品粒分布均勾，粗晶区和细晶区不允许有明显的分界线，应避免出现柱状晶，进、排气边不允许有垂直主应力轴的柱状晶存在。柱状晶和激冷晶应视具体部位严格控制，具体要求在精铸件专用技术条件或合同中规定。3.4.1.2等轴晶涡轮工作叶片精铸件的宏观晶粒度级别按图1和表1评定，验收标准按精铸件专用技术条件或合同的规定。
宏观晶粒度级另
平均晶粒直径，m
3.4.2定向结晶涡轮工作叶片精锈件表面低倍晶粒4缕
3.4.2.1叶身长100mm以下的定向结晶涡轮工作叶片精铸件表面腐蚀后进行低倍检验，应符合以下要求：
a）柱状晶呈直线状伸展，结晶方向与主轴方向基本平行；2
HB7728-2002
b）柱状晶的平均偏离度（即柱状晶生长方向与叶片主轴的夹角)不大于10°，个别柱状晶的最大偏离度不大于15°；
c）柱状晶的发散度（即相邻柱状晶偏离夹角)不大于20°；d）叶身型面中弦至少有五个柱状晶通过。有特殊要求时按精铸件专用技术条件或合同的规定。3.4.2.2叶身长100以上的定向结晶涡轮工作叶片精铸件表面腐蚀后进行低倍检验，应符合以下要求：
a）柱状晶呈直线状伸展，结晶方向与主轴方向基本平行；b）柱状晶的平均偏离度不大于18°，个别柱状晶的最大偏离度不大丁25°；柱状晶的发散度不大于20°；
d）叶身型面中弦至少有五个柱状晶通过。有特殊要求时按精铸件专用技术条件或合同的规定。3.4.3单晶涡轮工作叶片精铸件表面低倍晶粒单晶涡轮工作叶片精铸件表面腐蚀后进行低倍检验，应符合以下要求：a）每个叶片由一个晶粒组成：
b】叶片的[001]晶粒生长方向与叶片主轴的夹角不大于15°；除进、排气边缘外，在型面和缘板的转接半径R处允许有小于6°的亚晶界存在；其余区域允许c
有小于8°的亚晶界存在。允许有多道亚晶界引起的不同反射度条纹（即局部带状物的重叠)的区域存在；
d）再结晶晶粒和孤立的等轴晶、单独的柱状晶不允许在进、排气边、型面和缘板R转接处存在。有特殊要求时按精铸件专用技术条件或合同的规定。3.5表面质量
精铸件进行目视和荧光渗透检验时，表面不充许有裂纹、冷隔、欠铸、对应和穿透性的缺陷，允许有机加工可以去掉的缺陷，月视和荧光渗透检验的一般分区见表2和图2.在叶片的关键部位，如进、排气达等不允许有任何缺陷，其他部位的缺陷要求在精铸件专用技术条件或合同中规定。尺寸不大于0.30mm的光洁孔穴不计为缺陷。3.6内部质量
3.6.1X射线检验
精铸件进行X射线检验时不允许有裂纹，X射线检验的··般分区见表2和图2，各区域允许缺陷的类型和大小按精铸件专用技术条件或合同的规定。表2精铸件一般分区
区区区区
3.6.2显微检验
3.6.2.1显微疏松
叶片部位
进、排气边，叶身与叶冠和缘板转接R处，齿工作面叶身中部，延伸段
叶冠，缘板，稗齿端面、侧面，齿背按图3剖切精铸件，至少检验其I-I、Ⅲ－Ⅲ、IV-IV部面显微疏松，检验方法有定量金相法和图片评定法，检验方法在精铸件专用技术条件或合同中规定。3
HB 7728-2002
图3精铸件剖面
1/3叶身高
HB 7728-2002
图片评定法：按图4评定显微疏松的级别。验收标准按精铸件专用技术条件或合同的规定。a
定量金相法：用精铸件受检验部位显微疏松与受检部位面积之比来评定显微疏松，放大倍数为b
100倍。验收标推按精铸件专用技术条件或合同的规定。级X
3级X100
图4显微疏松评级标准
2级X100
4级×100
HB7728-2002
3.6.2.2显微组织
3.6.2.2.1贫化层
对于有贫化层要求的精铸件应进行贫化层检查，贫化层深度一般不超过0.05mm，特殊要求在精铸件专用技术条件或合同中规定。3.6.2.2.2定向结晶涡轮工作叶片精铸件显微组织对于有开始过烧组织和粗大相要求的精铸件应进行开始过烧组织和粗大？相检验，具体要求在精铸件专用技术条件或合同中规定。应控制再结品，精铸件表面出现再结晶晶粒的区域的允许深度按精铸件专用技术条件或合同规定。3.6.2.2.3单晶涡轮工作叶片精铸件显微组织按图3剖切精铸件检查Ⅱ－Ⅱ、V-V剖面显微组织，应符合以下要求：a）不允许有初熔。
h）在1000倍显微镜下发现1mm以.上的粗大相不允许超过5%（面积）。c）次枝晶间距不允许超过0.5mm，一次枝晶间距入：用单位面积的枝晶个数法按式（1)计算。1
武中：
入一—一次枝晶间距的数值，单位为毫米（mm）；N一一金相照片上测得的每平方毫米面积上的枝晶数量的数值。d）枝晶上无粗大相，枝晶间区域允许有小尺寸相。-+...(1)
e）应控制再结晶，精铸件表面出现再结晶品粒的区域的允许深度按精铸件专用技术条件或合同规定，
3.7打磨与矫正
3.7.1精铸件打磨
精铸件表面不平的缺陷允许用打磨的方法去除，打磨后的精铸件尺寸应符合铸件图样的规定。3.7.2精铸件矫正
3.7.2.1精铸件一般不允许矫正，局部发牛变形时，允许用于工或机械方法冷矫或热矫，冷矫后应进行消除应力处理，矫正工艺和消除应力规范在专用技术文件中规定。3.7.2.2矫正后的精铸件应进行荧光渗透检验，表面质量应符合3.5的规定。3.8尺寸和外形
精铸件的尺寸和外形应符合铸件图样的规定。3.9热处理
需进行热处理的无余量精铸件按专用热处理说明书和工艺规程规定在真空或保护气氛下进行热处理。
3.10标志
应在零件图样或铸件图样规定的位置上标明精铸件的批次号、铸件号。4质量保证规定
4.1检验分类
本规范规定的检验为质量一致性检验。4.2质量一致性检验
4.2.1组批规则
精铸件按熔批提交验收。一个熔批由同一炉合金锭、同一操作者用相同的工艺连续生产的不同炉号的同一图号精铸件组成：
4.2.2检验项目
HB7728-2002
精铸件质量一致性检验的项目、取样部位和数量以及相应要求和检验方法的章条号应符合表3的规定。
表3精铸件检验项目
检验项目
化学成分
力学性能
表面低倍晶粒
表面质量
内部质量
且视检验
荧光渗透检验
X射线检验
显微疏松
显微组织
尺寸和外形
4.2.3检验结果的判定
取样部位和数量
试样，每熔批1个
单铸或附铸试样或从铸件切取试样每项试验1根试样
精铸件，100%
精铸件，100%
精铸件，100%
精铸件，100%
精铸件，每熔批1片
精铸件，每熔批1片
精铸件，100%
精铸件，100%
要求的章条号
检验方法的章条号
4.2.3.1当化学成分分析结果不合格时，则从同熔批中取双倍试样对不合格元系进行重复分，分析结果应全部合格。若仍不合格，则逐炉分析不合格元素，不合格炉号的精铸件判为不合格。4.2.3.2当力学性能测试结果不合格时，则从同熔批中取双倍试样对不合格项目进行重复试验，检验结果应全部合格。若仍不合格，允许精铸件和试样重复热处理一次后，重新检验全部力学性能；也允许从精铸件上取样进行试验。检验结果应一次合格，否则，该熔批精铸件判为不合格。当试样因冶金缺陷导致试验结果不合格时，该试验结果无效。4.2.3.3当精铸件的表面低倍晶粒检验不合格时，该精铸件判为不合格或供需双方协商解。4.2.3.4当精铸件月视和荧光渗透检验不合格时，该精铸件判为不合格或供需双方协商解决，4.2.3.5当精铸件X射线检验不合格时.该精铸件判为不合格4.2.3.6当精铸件的显微疏松或显微组织检查不合格时，允许逐炉取一片精铸件检查显微疏松或显微组织(不包括已取过的炉次)，不合格炉次的叶片判为不合格。4.2.3.7当精铸件的尺寸和外形不合格时，该精铸件判为不合格或供需双方协商解决。4.3检验方法
4.3.1化学成分分析
精铸件的化学成分分析按HB5220进行。4.3.2力学性能试验
精铸件的室温拉伸试验按HB5143进行，高溢拉伸试验按HI35195迅行，高温持久试验按HI35150进行。
4.3.3表面低倍晶粒检验
精铸件的表面低倍晶粒检验按专用说明书进行。单晶叶片的晶粒取向按HB6742进行测定。4.3.4表面质量检验
4.3.4.1精铸件目视检验用肉眼，必要时可放大10倍检验。4.3.4.2精铸件荧光渗透检验按HB/Z61和精铸件渗透检验卡的规定进行。7
HB 7728-2002
4.3.5内部质量检验
4.3.5.1精铸件X射线捡验按HB/Z60和精铸件X射线检验卡的规定进行。4.3.5.2精铸件的显微疏松检验按3.6.2.1进行。4.3.5.3精铸件的贫化层检验采用金相法或电子探针方法。定向结晶和单晶涡轮工作叶片精铸件的显微组织检验采用金相法按3.6.2.2.2和3.6.2.2.3进行。4.3.6尺寸和外形检验
精铸件的尺寸和外形测量按专用工艺文件的规定进行。4.3.7标志检查
精铸件的标志采用目视检查。
5交货准备
5.1包装、运输和贮存
精铸件应单件包装，或单件插人专用的木箱或塑料专用箱内运输和贮存，严禁互相碰撞，并应防潮。5.2质量证明书
每熔批精铸件应附有质量证明书。除特殊规定外，质量证明书一般应注明下列内容：供方名称；
需方名称，合同号；
本规范编号；
精铸件名称及图号；
合金牌号，返回料比例；
供应状态；
熔批(次)号，热处理炉批号；
精铸件数量，试样数量；
i）·各项分析检验结果（包括重复检验结果）：j）质量检验部门印记；
包装口期。
6说明事项
6.1预定用途
本规范规定的精铸件预定用于航空发动机高温合金涡轮工作叶片。6.2订购文件中应期确的内睿
订购文件应规定下列内容：
a）本规范的编号、名称；
b）精铸件名称、合金牌号、供应状态、精铸件数量和图号；c）其它需要说明的事项。