[發明專利]一種提高爐管材料HP-Nb高溫持久力學性能的方法

有效

• 申請號: 201310054072.X
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103114183A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 張紅;李勤峰;王俊杰;薛小代;周遠;夏浩
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;江蘇雙勤民生冶化設備制造有限公司
• 主分類號: C21D6/04
• 分類號: C21D6/04;C21D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及深冷處理及熱處理的技術領域，具體涉及一種提高爐管材料HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）高溫持久性能的深冷處理方法。

背景技術

制氫轉化爐是高溫下烴類蒸汽轉化制氫裝置中最重要的設備，而爐管則是這些設備的心臟。爐管材料目前普遍選用HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）高溫合金，該合金是在HK-40及其改良型的基礎上研制和開發的高溫合金爐管管材，近年來在石油化工工業中得到了廣泛的使用。爐管通常采用離心鑄造，由于該合金含有較高的C、Cr、Ni等合金元素，微觀組織呈鑄態組織，可在高溫及高壓的苛刻工作條件下連續工作。

但是,?由于石油化工技術的不斷發展及使用條件的苛刻，對爐用高溫合金材料ZG40Ni35Cr25Nb的各種性能特別是高溫性能提出了更高的要求。如何在不改變原有爐管材料成分的基礎上，通過改變材料的處理工藝來提高材料的性能特別是高溫性能，從而延長材料的服役時間，將是目前材料工作者的主要研究方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高爐管材料HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）的機械性能特別是高溫持久力學性能的方法，采用了深冷處理與低溫回火相結合的工藝，具體技術方案如下：

一種提高爐管材料HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）高溫持久力學性能的方法，包括以下步驟：

（1）將ZG40Ni35Cr25Nb材料以2~3℃/min的速率降溫至-80℃~-85℃，并保溫1h~2h；

（2）待步驟1保溫結束后，繼續以2~3℃/min的速率降溫至-180℃~-185℃，并保溫4h~6h；

（3）待步驟2保溫結束后，進行低溫回火。

進一步地，步驟3中所述低溫回火為加熱至220~230℃。

再進一步地，加熱至220~230℃后，保溫2~3小時。

優選地，所述低溫回火的升溫過程采用2~3℃/min的控溫速率。

優選地，所述低溫回火后隨爐冷卻。

本發明采用了深冷處理與低溫回火相結合的工藝處理方法。深冷處理，通常指處理溫度為-100℃～-196℃的冷處理，它將被處理工件置于特定和可控的低溫環境中，使材料的微觀組織結構產生變化，在宏觀上表現為材料的耐磨性、尺寸穩定性、抗拉強度、殘余應力等方面的提高與改善。隨著深冷技術的發展和試驗手段的不斷完善，人們對深冷處理的研究逐步深入，材料除涉及鋼鐵材料外，現已延伸到硬質合金、粉末冶金、銅合金、鋁合金及其它非金屬材料(如塑料、尼龍等)?，行業遍布于鋼鐵五金、航空航天、精密儀器儀表、石油化工、摩擦偶件、工模具、量具、紡織機械零件、汽車工業和軍事科學等諸多領域。本發明所述的深冷處理與低溫回火相結合的工藝，其優勢在于降溫及升溫過程中速率全程可控，工件溫度變化均勻，防止了工件不同部位溫度不一的現象，減小了工件內部殘余應力。

HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）材料經過本發明的工藝方法處理后，材料的機械性能特別是高溫（1000℃，40.8Mpa）持久力學性能較原來有了較大的提高，因此在一定程度上提高了材料在高溫下的服役時間，延長了使用壽命。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

實施例1

將ZG40Ni35Cr25Nb離心鑄造爐管材料以2℃/min的速率降溫至-80℃，保溫1h；

然后繼續以2℃/min的速率降溫至-180℃，保溫6h；

隨后將該ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料以2℃/min的加熱速率加熱至230℃，保溫2h；

低溫回火工藝結束后隨爐冷卻。

對處理后的ZG40Ni35Cr25Nb材料進行室溫及高溫性能測試，所用測試方法均采用國家標準GB/T228和GB/T4338，測試結果如表1所示。

實施例2

將ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料（材料同實施例1）以3℃/min的速率降溫至-85℃，保溫1h；

然后繼續以3℃/min的速率降溫至-180℃，保溫4h；

隨后將該ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料以3℃/min的加熱速率加熱至220℃，保溫3h；

低溫回火工藝結束后隨爐冷卻。

對處理后的ZG40Ni35Cr25Nb進行室溫及高溫持久力學性能測試，所用測試方法均采用國家標準GB/T228和GB/T4338，測試結果如表1所示。