[發明專利]耐熱合金絲

有效

• 申請號: 00803210.6
• 申請日: 2000-01-24
• 公開（公告）號: CN1101479C
• 公開（公告）日: 2003-02-12
• 發明（設計）人: 泉田寬;河部望;松本斷;山尾憲人;村井照幸
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 范明娥

技術領域

本發明是關于Ni基或Ni-Co基的耐熱合金絲，它具有γ相(奧氏體)金屬組織，主要用于要求必須具有耐熱性質的各種部件用的彈簧材料，例如發動機部件、核電站部件、和內燃機部件。

背景技術

作為用在汽車發動機排氣系統中的彈簧材料，通常將奧氏體不銹鋼用作耐熱鋼，如，SUS?304，SUS?316，或SUS?631J1，已被用于常溫到350℃的運行溫度范圍內。Ni基耐熱合金，如Inconel×750或Inconel?718(商標名稱)已被用作超過400℃高溫的部件材料。

最近，作為對環境保護的方法，要求更嚴格控制汽車尾氣的排放。這種要求促進了一種趨勢，為了提高發動機和催化劑的效率，要提高排氣系統的溫度。結果，至今，通常在約600℃使用的彈簧的運行溫度已提高到約650℃，在這種情況下，甚至Ni基耐熱合金，如Inconel×750或Inconel?718，在耐熱性質上都是不夠的，特別是高溫下的抗彈力減弱性，該性質是耐熱彈簧所必要。

在這種情況下，考慮到Ni-Co基耐熱合金，如Waspaloy和Udimet?700(商標名稱)，到目前為止，作為合金，它可用于最高溫下。然而，在高溫下，仍不能滿足優良的抗彈力減弱性的要求。

上面提到的Ni基合金和Ni-Co基合金是增強合金，其中γ′相(具有Ni₃Al為基本形式的沉淀相)密集地沉淀在γ相(奧氏體相)中，起到基質的作用。必須控制基質中的組織和γ′相以改進耐熱性質。

公開的日本專利申請特公昭48-7173，為了獲得600℃以上的高溫強度，限定添加元素，如Mo、W、Al、Ti、Nb、Ta和V的量及比率。

另一公開的日本專利申請特公昭54-6968，為了獲得高溫強度，抗腐蝕和抗脆裂性，限定Mo和W的加入量及加入比，并限定Ti和Al的加入量及加入比。

然而，這些發明的焦點主要是利用控制沉淀相以改進耐熱性質(主要是高溫強度)，而不是改進超過600℃的耐熱彈簧所要求的抗彈力減弱性。耐熱彈簧的合金絲是通過以下步驟生產的，即，熔融、淬火、軋制、鍛造、溶液熱處理、拉絲、制成彈簧，和老化熱處理。在進行上述過程時基質(γ相)中形成晶體組織和改變晶粒直徑，對于產品的耐熱性質有明顯的影響。

鑒于以上情況，本發明的主要目的是提供一種耐熱合金絲，在600-700℃的高溫下具有極好的抗彈力減弱性，這種特性是彈簧材料所強烈要求的。通過控制Ni基或Ni-Co基耐熱合金的基質，即γ相的晶粒直徑，和通過控制γ′相[Ni₃(Al，Ti，Nb，Ta)]的沉淀，可獲得極好的抗彈力減弱性。

發明公開

本發明的耐熱合金絲具有以下特征：

(a)含有0.01-0.40％重量C，5.0-25.0％重量Cr和0.2-8.0％重量Al。

(b)至少含有選自以下的一種成分：1.0-18.0％重量Mo、0.5-15.0％重量W、0.5-5.0％重量Nb、1.0-10.0％重量Ta、0.1-5.0％重量Ti、和0.001-0.05％重量B、

(c)至少含有選自以下的一種成分：3.0-20.0％重量Fe，和1.0-30.0％重量Co。

(d)剩余部分主要包括Ni和不可避免的雜質。

(e)抗拉伸強度為1400N/mm²以上1800N/mm²以下。

(f)平均晶粒直徑以橫截面計為5μm以上50μm以下。

(g)晶粒的縱橫比(長軸/短軸比)以縱截面計為1.2-10。

本發明的合金絲主要用作彈簧材料，因此，在經過拉絲工序后，通過盤繞工序形成彈簧。考慮到盤繞工序所要求的抗拉伸強度和加工時斷裂的可能性，要求合金絲必須具有1400～1800N/mm²的抗拉伸強度。

如果以縱截面計晶粒的縱橫比，為低于1.2或高于10，則不可能在高溫下獲得足夠的抗彈力減弱性。

為了進一步改進耐熱性質，要求合金絲在經受盤繞工序前，以其橫截面計必須具有不小于10μm的平均晶粒直徑。這個下限是為了減少晶粒間界數，以使在晶粒間界產生滑動時，能減少總的位移。如果以截面計，平均晶粒直徑為50μm或更大時，則在室溫下，形成彈簧工序所要求的抗拉伸強度達不到。因此，直徑必須小于50μm。以截面計平均晶粒直徑相當上述γ相中的粒徑。