[發明專利]一種高純凈GH825合金細晶板材的制備工藝

有效

• 申請號: 201811432422.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109252084B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 陳潔;杜少華;郭秀文
• 申請（專利權）人: 陜西寶銳金屬有限公司
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/02;C22B9/18;C22F1/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

本發明公開了一種高純凈GH825合金細晶板材的制備方法，按照以下過程實施：配制GH825合金原料，進行真空感應熔煉制備電極錠，電渣重熔制備電渣錠，將電渣錠表面的非金屬材料渣皮去除干凈，均勻化熱處理制得扁形鑄錠，進行軋制開坯制得板坯，將得到的板坯放入熱處理爐中進行熱處理，熱軋，得到板材，將板材表面進行修磨，去除冶金質量及形狀差的板材的頭部與尾部，進行冷軋，按照尺寸要求切割加工，得到GH825合金細晶板材。本發明方法能夠抑制Ti元素的燒損，提高合金成材率及合金強度。

技術領域

本發明屬于合金板材制備技術領域，具體涉及一種高純凈GH825合金細晶板材的制備方法。

背景技術

GH825合金(國內又稱為NS142，對應美國合金Incoloy 825)是一種在石化行業中大量應用的鐵-鎳-鉻基奧氏體耐腐蝕合金，在氧化及還原的環境中具有良好的耐酸、堿腐蝕的性能，同時具有優良的抗應力腐蝕開裂、耐點腐蝕及應力腐蝕能力，并且在溫度低于550℃下具有較高的力學性能。應用結果表明，GH625合金在石油精煉中的空氣熱交換器；硫酸酸洗工廠的加熱管、容器；酸性環境氣體管道；海水冷卻熱交換器等產品中應用廣泛。國內外研究結果表明：純凈度對高溫合金零部件的可靠性有重要影響，特別是有害元素與夾雜物的含量，嚴重影響合金的力學性能和理化性能。

國家標準(GB/T15008-2009《耐蝕合金棒材》)中規定GH825的主要化學成分為(質量百分數，Wt％，下同)：碳(C)：≤0.05；鎳(Ni)：38.0～46.0；鉻(Cr)：19.5～23.5；鉬(Mo)：2.5～3.5；鋁(Al)≤0.20；鈦(Ti)：0.60～1.20；銅(Cu)：1.50～3.00；硅(Si)≤0.50；錳(Mn)≤1.0；硫(S)≤0.03；磷(P)≤0.03；鐵(Fe)：余量。GH825合金屬于固溶強化型鎳基耐蝕合金，合金中含有C元素(約0.05％)、硫元素(約0.003％)及磷元素(約0.03％)，但是，合金在熔煉及熱加工過程中，在晶界上會析出一些碳化物，而過量的碳化物(包括M23C6、TiC等)析出都會對GH825的合金耐腐蝕性能產生不利影響。通常，在耐腐蝕合金中碳元素向晶界的擴散比金屬Cr元素快，因此，晶界處由于M23C6型碳化物聚集導致耐腐蝕元素Cr貧化，降低合金耐腐蝕抗力。研究表明，降低或防止GH825合金中出現晶間腐蝕傾向，需要降低或優化合金中的C含量，并且提高Ti/C元素比例。此外，GH825合金具有較高的熱裂紋(包括焊接裂紋、結晶裂紋等)敏感性，在焊接過程中，結晶裂紋最容易形成在焊縫處。為了提高GH825合金的焊接性能，必須提高合金純凈度，即降低合金中S、P元素的含量。通常，S、P均是鎳基合金中的有害元素，在熔煉及焊接過程中，S、P等雜質元素在焊縫金屬中容易偏析，其中，S和Ni元素形成的Ni-NiS低熔點共晶在晶間形成薄膜，容易導致晶間裂紋。加上GH625合金本身導熱性差，焊接時熱量擴散慢，焊接時容易出現過熱，造成晶粒粗大，減弱晶界結合力，促進熱裂紋萌生及擴展。因此，優化合金成分、提高合金純凈度顯得尤其重要。

目前，我國GH825合金的主要制備工藝路線為EL爐熔煉+LF(Ladle Furnace，LF)爐熔煉+VOD(Vacuum Oxygen decarburization，VOD)爐熔煉，LF爐和VOD爐都是鋼包精煉爐，其中，VOD爐還具有真空脫氣、吹氧、吹氬攪拌、真空加料等功能，但是，該工藝路線對降低合金的有害元素S的效果并不顯著，而S元素對高溫合金性能的影響國內外做了大量研究工作，發現S對高溫合金是“百害無一利”，比如，S促進凝固偏析和M2SC(Y相)析出，降低合金的蠕變、持久性能，并成為裂紋源；S能轉化成非金屬夾雜物，成為合金疲勞裂紋的萌生及擴展通道等。通常認為，S在高溫合金中以兩種狀態存在：(1)S含量低于飽和溶解度時，以偏聚在晶界的固溶態存在；(2)S含量超過飽和溶解度時，通常與金屬元素生成硫化物，如S在鎳基高溫合金中常生成化合物Ni3S2偏析在晶界，并與Ni元素生成Ni-Ni3S2的低熔點(645℃)共晶相，嚴重降低了合金性能。目前大多采用電渣脫S的方式進行處理，并獲得了認可和顯著的成效，因此，渣系設計尤為重要。

發明內容