[發明專利]一種提高奧氏體型鎳基耐蝕合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝

有效

• 申請號: 200910077092.2
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN101525733A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 宋志剛;豐涵;鄭文杰
• 申請（專利權）人: 中國鋼研科技集團公司;中聯先進鋼鐵材料技術有限責任公司
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所
• 代理人: 金向榮

技術領域

本發明屬于金屬材料熱處理工藝技術領域，特別涉及一種提高奧氏體型鎳基耐蝕690合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝。

背景技術

690合金是一種奧氏體型鎳基耐蝕合金，目前主要用作壓水堆核電站蒸汽發生器傳熱管材。690合金的晶間腐蝕是蒸汽發生器最主要的腐蝕形式之一，其耐晶間腐蝕性能直接影響核電站的安全性和可靠性。

由于鎳基合金中元素碳的固溶度很小，即便對合金進行充分固溶處理使得組織中碳基本溶解入基體，但隨著溫度的降低，碳的固溶度下降，過飽和的碳極易以Cr₂₃C₆的形式析出，進而引起晶界附近出現貧鉻區，顯著降低合金的耐晶間腐蝕性能。為了解決這一問題，目前690合金傳統的熱處理工藝為1050℃-1100℃的固溶處理加700℃-750℃脫敏處理10-15h，目的是通過過時效處理，使得合金組織中Cr₂₃C₆充分析出并有足夠長的時間完成鉻的擴散，填平貧鉻區從而提高合金耐晶間腐蝕性能。但是顯而易見，一方面Cr作為一種提高合金耐蝕性能的元素，以Cr₂₃C₆的形式充分析出而造成的Cr消耗是一種浪費；另一方面，長時間的脫敏處理時間也降低了工廠的生產效率，增加了生產成本。

腐蝕學中通常用“再活化率R_a”來表示合金晶間腐蝕的嚴重程度。而“電化學動電位再活化(EPR)法”是一種快速、無損、定量的電化學檢驗測試方法，可以測定再活化率R_a值來定量評價材料晶間腐蝕的判據而得到普遍應用。R_a值越低，表征合金晶間腐蝕傾向越低，耐晶間腐蝕性能越優。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作簡單、可縮短熱處理總時間，并能顯著提高奧氏體型鎳基耐蝕690合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝。

根據上述目的，本發明技術方案和工作原理為：

利用690合金的現有合金成分，僅通過合理的熱處理工藝即可提高Cr元素的利用率，改善合金的耐蝕性能即是本發明考慮的出發點。

在690合金組織中，由于元素Ti與C的親和力大于Cr，碳化物析出的類型除了Cr₂₃C₆外，Ti作為穩定化元素還可優先與C形成TiC型碳化物。TiC型碳化物屬于高溫析出相，而Cr₂₃C₆型碳化物屬于低溫析出相；TiC以細小彌散狀分布于晶粒內部，而Cr₂₃C₆主要集中在晶界析出。在Cr₂₃C₆型碳化物大量溶解而TiC型碳化物析出的溫度范圍內保持足夠長時間，即穩定化處理，使得C與Ti充分結合，充分發揮Ti元素在690合金中的作用，有利于碳化物類型由Cr₂₃C₆型向TiC型轉化，可降低Cr₂₃C₆的析出量，從而提高690合金耐晶間腐蝕性能。

根據上述目的和工作原理，本發明具體的技術方案為：

奧氏體型鎳基耐蝕690合金材料的化學成分重量％為：?C：0.01-0.03，Cr：28.00-31.00，Fe：8.00-11.00，Ni：58.00-63.00，N≤0.05，Ti≤0.50，Al≤0.50，S≤0.01。

該工藝包括如下具體步驟：

a.將690合金材料加熱至1050℃-1100℃并保溫10min-30min，快冷到室溫；

b.再將上述材料加熱至850℃-900℃并穩定化處理2h，快冷到室溫；

c.再將其加熱至715℃保溫2h-5h，快冷到室溫。

上述快冷方式為氣冷或水冷。

本發明與現有技術相比具有操作簡單、可縮短熱處理總時間，并能顯著提高奧氏體型鎳基耐蝕690合金耐晶間腐蝕性能的優點。上述優點具體如下：不需要改變合金成分，即可以顯著提高690合金的耐晶間腐蝕性能。熱處理工藝過程基于工廠現有裝備，簡單易于操作實現。可縮短總的熱處理時間，節約生產成本，具有明顯的經濟效益。

附圖說明

圖1為采用本發明和傳統熱處理工藝后690合金的晶間腐蝕傾向圖。