[發明專利]一種抗高溫耐蝕高鉻鎳基合金

在審

• 申請號: 201710502467.X
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107460392A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 高欣;王軍
• 申請（專利權）人: 馬鞍山市鑫龍特鋼有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22F1/00;B22D11/00
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙)34129
• 代理人: 付濤

技術領域

本發明屬于高鉻鎳基合金的加工技術領域，具體涉及一種抗高溫耐蝕高鉻鎳基合金。

背景技術

中國國民經濟持續高速發展導致在電力、石油、化工以及其他民用工業中對高溫耐蝕合金的需求不斷提高，我國自1956年生產第一爐高溫合金以來已有五十多年歷史，長期以來大部分高溫合金用于航空及航天工業，然而，近年來民用高溫耐蝕合金的需求已超過國內目前可提供的產能，不得不依靠進口，其中我國電力工業的飛速發展大力建造超臨界發電機組需要大量耐熱耐蝕合金，大功率清潔能源的原子能發電站需要大量的鎳基蒸發器管材，一個帶腐蝕氣氛的油氣井需要近萬米的耐蝕鉆管材以及石化工業中為回收能源而發展的煙氣輪機，都需要大量的鐵基、鎳基高溫高強耐蝕合金材料，其中，鉻是鎳基合金中保證抗氧化和腐蝕的重要元素，然而，當鉻含量超過基體的溶解度時，過飽和的鉻就會以BCC結構α-Cr相片層狀的形式從基體直接析出，導致合金的塑韌性降低，同時影響其耐腐蝕性，不能直接使用，現有技術中通過合理的非完全固溶和多段時效作用，使α-Cr相被控制成為均勻圓潤的大小搭配的顆粒，使合金在具備超強耐腐蝕抗高溫的基礎上保證了一定的綜合力學能力，但其綜合力學能力還需進一步加強，才能滿足現有需求，因此，應當針對以上問題對高鉻鎳基合金的研制進行深入研究。

發明內容

本發明的目的是針對現有的問題，提供了一種抗高溫耐蝕高鉻鎳基合金。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種抗高溫耐蝕高鉻鎳基合金，按重量百分比計，所述合金中鉻含量為42.5-44.5%，鉬和鋁含量為11.5-13.2%，鐵含量為5.8-6.2%，碳含量為0.8-1.5%，鎘含量為0.06-0.18%，余量為鎳和不可避免的雜質；

其鑄造方法選用電磁半連續鑄造方法進行；時效處理分為兩個階段，第一階段為空冷，在800-850℃保持2.5-3.5小時，第二階段為空冷，在1020-1070℃保持1-1.5小時。

作為對上述方案的進一步改進，按重量百分比計，所述鉬含量為8.2-10.6%。

作為對上述方案的進一步改進，所述合金中還包括以下重量百分比的成分中的一種或幾種：0-0.4%鉭、0-1.2%銻、0-2.7%銅、0-0.2%銣、0-0.08鈹、0-1.6%錳、0-0.2%鋅、0-0.45%硅、0-0.2%磷。

作為對上述方案的進一步改進，所述合金為奧氏體組織，奧氏體組織中分布著粒徑為0.8-2.5nm的富鉻α’-Cr析出相。

作為對上述方案的進一步改進，所述合金的制備方法包括將原料組合物在中頻真空熔煉爐中熔煉、用電磁半連續鑄造方法進行鑄造、經1030-1080℃保持0.5-1小時的固溶處理、進行時效處理。

作為對上述方案的進一步改進，所述電磁半連續鑄造方法的鑄造溫度為750-760℃，磁場頻率為2.2-2.5kHz，冷卻水流量為1.15-1.35t/h，穩定拉坯速度為40-45mm/min；保護氣體由以下重量百分比的成分組成：47.8%氬氣、51.4%二氧化碳、0.8%六氟化硫。

作為對上述方案的進一步改進，所述時效處理的兩個階段為：第一階段為空冷，在840℃保持3小時，第二階段為空冷，在1050℃保持1.5小時。

本發明相比現有技術具有以下優點：本發明中增加鉻元素含量，并通過改變鑄造方式與時效處理配合，使合金中鉻以結構均勻圓潤的α’-Cr相析出，熱腐蝕時，合金中鉻元素沿晶界發生短路擴散的能力優于其他元素，合金表面的鉻元素在形成氧化物后，體積膨脹，使合金基體承受拉應力，在氧化膜中形成通道，氧元素通過氧化膜中形成的通道，向合金內部擴散，優于合金內部濃度差的原因，使鉻元素繼續向外擴散，α’-Cr相顆粒較小，在合金表面更加致密，具有較好的組織穩定性，通過對鉻析出物的控制，解決了鉻含量增多會降低合金力學性能的矛盾，使所得合金在耐高溫耐蝕的基礎上，進一步增強合金的力學性能。

具體實施方式

實施例1

一種抗高溫耐蝕高鉻鎳基合金，按重量百分比計，所述合金中鉻含量為43.5%，鋁含量為3.4%，鐵含量為6%，碳含量為1.2%，鎘含量為0.12%，所述鉬含量為9.4%，還包括0.8%銻、2.4%銅、0.2%銣、0.2%鋅、0.1%磷，余量為鎳和不可避免的雜質；

合金的制備方法包括：

a.將原料組合物在中頻真空熔煉爐中熔煉；