[發(fā)明專利]一種核級(jí)鎳基合金高性能棒材的制造方法、棒材及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010718980.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN113969380B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐新哲;馬天軍;趙欣;胡仁民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶武特種冶金有限公司
• 主分類號(hào): C22F1/10
• 分類號(hào): C22F1/10;C22C19/05;F22B1/04
• 代理公司: 上海三和萬國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31230
• 代理人: 劉立平;陶芾

本發(fā)明公開了一種核級(jí)鎳基合金高性能棒材的制造方法，包括：分級(jí)的高溫?cái)U(kuò)散退火：分兩個(gè)階段高溫?cái)U(kuò)散；鍛造采用快鍛+精鍛的復(fù)合鍛造方法；采用快鍛開坯，控制道次變形量40?60％，鍛造溫度1200?1230℃；采用精鍛快速鍛造方法鍛造，控制道次變形量30?40％，逐步鍛造制成品棒材，終鍛溫度1000℃?1050℃，然后快速冷卻；對(duì)成品棒材熱處理，熱處理溫度1140?1160℃，保溫時(shí)間：D×(0.25?0.35)min/mm，然后快速冷卻。同時(shí)公開了棒材，以及棒材的應(yīng)用。本發(fā)明通過對(duì)C和Ti元素配比進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)采用分級(jí)的高溫?cái)U(kuò)散、快鍛+精鍛的復(fù)合鍛造方法以及成品棒材的熱處理，有效的提高了UNS N06625合金棒材的高溫性能，特別是長(zhǎng)時(shí)持久性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鎳基合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種核級(jí)高溫長(zhǎng)時(shí)用鎳基合金棒材的制造方法。

背景技術(shù)

核電是先進(jìn)的清潔能源，是國(guó)家能源戰(zhàn)略重要的組成部分，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)的最重要舉措之一。模塊式高溫氣冷堆核電站具有安全性高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、發(fā)電效率高、用途廣泛、具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性等特點(diǎn)，是未來能源市場(chǎng)需要的第四代先進(jìn)核反應(yīng)堆堆型之一。

UNS N06625鎳基合金是一種Mo含量較高的Ni-Cr-Mo固溶強(qiáng)化型鎳基耐蝕合金，具有較好的綜合性能，廣泛的應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。該合金含有較高的Cr、Ni元素，而且有較高的Mo和Nb元素，合金化程度高，導(dǎo)致鋼錠凝固時(shí)易偏析、加工中變形抗力大，易產(chǎn)生裂紋。傳統(tǒng)的UNS N06625合金棒材主要應(yīng)用于石油化工等傳統(tǒng)領(lǐng)域，該行業(yè)對(duì)材料的高溫強(qiáng)度、高溫長(zhǎng)時(shí)持久強(qiáng)度一般都不做要求，采用常規(guī)的鍛造工藝即可生產(chǎn)出滿足要求的棒材。

然而，高溫氣冷堆核電站中的蒸汽發(fā)生器的入口氦氣溫度高達(dá)750℃，使蒸汽發(fā)生器入口腔室以及換熱組件中零部件的長(zhǎng)時(shí)工作溫度也達(dá)到750℃，部件的制造對(duì)材料的室溫性能、750℃瞬時(shí)性能和750℃長(zhǎng)時(shí)持久性能都提出了比傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域更高的要求，采用常規(guī)的鍛造工藝生產(chǎn)的棒材性能已不能滿足高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器的苛刻要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)在技術(shù)的不足，提供一種適用于制造高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器的高性能棒材的制造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種核級(jí)鎳基合金高性能棒材的制造方法，包括高溫?cái)U(kuò)散退火和鍛造，包括如下步驟：

a.分級(jí)的高溫?cái)U(kuò)散退火：第一階段高溫?cái)U(kuò)散溫度：1110℃-1130℃，保溫時(shí)間：D×(0.03-0.05)h/mm，D為鋼錠直徑，單位是mm；然后直接升溫至第二階段，溫度1200℃-1250℃，保溫時(shí)間：D×(0.08-0.10)h/mm，D為鋼錠直徑，單位是mm；

b、所述鍛造采用快鍛+精鍛的復(fù)合鍛造方法；首先，采用快鍛開坯，控制道次變形量40-60％，鍛造溫度1200-1230℃；其次，采用精鍛快速鍛造方法鍛造，控制道次變形量30-40％，逐步鍛造制成品棒材，終鍛溫度1000℃-1050℃，然后快速水冷；

c、對(duì)成品棒材熱處理，熱處理溫度1140-1160℃，保溫時(shí)間：D×(0.25-0.35)min/mm，D為棒材直徑，單位是mm，然后快速水冷。

采用分級(jí)的高溫?cái)U(kuò)散方法對(duì)鑄錠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)均勻化處理，消除鋼錠凝固過程中低溫共晶的金屬間laves相，以及Mo和Nb易偏析元素再分配，使得鍛棒組織和成分更加均勻。

以上幾個(gè)內(nèi)容相互制約，缺一不可，為一個(gè)有機(jī)整體。任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)不合理，都無法達(dá)到棒材的綜合性能指標(biāo)。

根據(jù)本申請(qǐng)的一種核級(jí)鎳基合金高性能棒材的制造方法，優(yōu)選的是，步驟a所述第一階段高溫?cái)U(kuò)散溫度為1115-1125℃，保溫時(shí)間D×(0.04-0.05)h/mm。更優(yōu)選的是第一階段高溫?cái)U(kuò)散溫度為1119-1121℃。