[發(fā)明專利]一種Nimonic 80A合金材質(zhì)的螺栓熱處理工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010754145.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN111850439B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯金濤;黃錦陽(yáng);楊珍;嚴(yán)靖博;周永莉;黨瑩櫻;袁勇;谷月峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): C22F1/10
• 分類號(hào): C22F1/10;C21D9/00;C23C8/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明一種Nimonic 80A合金材質(zhì)的螺栓熱處理工藝，步驟為：將待制造螺栓的Nimonic 80A合金的熱軋或鍛造棒材在1080℃～1100℃進(jìn)行固溶熱處理；將上述棒材加工成符合規(guī)格要求的成品螺栓后，將螺栓置于AlCl_n氣氛中加熱至750℃～760℃進(jìn)行化學(xué)?時(shí)效熱處理。本發(fā)明所述的Nimonic 80A合金材質(zhì)螺栓的熱處理工藝，在保證合金高溫強(qiáng)度和低膨脹性能的同時(shí)，可提高螺栓表面2μm深度內(nèi)的鋁含量質(zhì)量比不低于15％，遠(yuǎn)高于合金母材質(zhì)量比為1％～1.8％的鋁含量；室溫屈服強(qiáng)度不低于740MPa；提高表層硬度不低于320HB，高于螺栓HB298的要求；該富鋁擴(kuò)散層中的Al在高溫環(huán)境中可形成Al₂O₃保護(hù)膜，在靜態(tài)空氣中850℃/100h的氧化膜厚度不高于0.1μm，達(dá)到完全抗氧化級(jí)，從而解決Nimonic 80A合金螺栓在服役過程的抗氧化性能不足的問題，并顯著提高了螺栓的耐磨性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種Nimonic 80A合金材質(zhì)的螺栓熱處理工藝。

背景技術(shù)

Nimonic 80A合金是由美國(guó)特殊金屬材料公司開發(fā)的以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成γ′相彌散強(qiáng)化的高溫合金，使用溫度700～800℃，在650～850℃之間具有良好的抗蠕變性能。該合金的合金化程度較低，含Al（1.0%~1.8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、Ti（1.8%~2.7%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)））作為γ′相的生成元素以強(qiáng)化合金，含Cr（18%~21%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)））使合金具有良好的耐腐蝕性能。合金基體相對(duì)較純凈，由于不含W，Mo，Nb等碳化物形成元素，降低了因碳化物過多使晶界變脆而使得塑性減弱的可能。合金冷、熱加工性能良好，產(chǎn)品形態(tài)為棒材、板材、帶材以及環(huán)形件等，用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。近年來，隨著超超臨界火電技術(shù)的發(fā)展，該合金也被用于超超臨界汽輪機(jī)缸體的高溫螺栓材料。

高溫螺栓是發(fā)電機(jī)組中長(zhǎng)期在高溫、應(yīng)力狀態(tài)下工作的用于緊固聯(lián)接的部件，高溫螺栓在閥門結(jié)合面上產(chǎn)生一定的壓緊力，使被聯(lián)接部件在使用周期內(nèi)保持密封、不發(fā)生泄漏，對(duì)于發(fā)電廠高溫緊固部件的正常運(yùn)行及設(shè)備的安全起至關(guān)重要的作用。一般來講，高溫螺栓的設(shè)計(jì)壽命約為20年，在長(zhǎng)期服役過程中氧化問題嚴(yán)重，這對(duì)于電廠正常維修工作帶來很大的麻煩，有時(shí)甚至不得不采取破壞性方式拆除。因此提高螺栓的抗高溫氧化性能，在一定程度上可以提高電廠檢修效率，縮短檢修時(shí)間，也可提高螺栓再次利用率，減少新備件的采購(gòu)、使用，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種Nimonic 80A合金材質(zhì)的螺栓熱處理工藝，在保證合金高溫強(qiáng)度和低膨脹性能的同時(shí)，通過顯著提高Nimonic 80A合金表面鋁含量，從而解決Nimonic 80A合金螺栓在服役過程的抗氧化性能不足的問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種Nimonic 80A合金材質(zhì)的螺栓熱處理工藝，包括以下步驟：

步驟1，將待制造螺栓的Nimonic 80A合金的熱軋或鍛造棒材在1080℃~1100℃進(jìn)行固溶熱處理，保溫時(shí)間為：直徑小于60mm的棒材保溫2~5小時(shí)，空氣冷卻至室溫；直徑大于60mm的棒材保溫5~8小時(shí)，油冷至室溫；

步驟2，將步驟1中棒材加工成符合規(guī)格要求的成品螺栓后，將螺栓置于AlCl_n氣氛中加熱至750℃~760℃進(jìn)行化學(xué)-時(shí)效熱處理，保溫時(shí)間為：直徑小于60mm的螺栓保溫4~6小時(shí)，直徑大于60mm的螺栓保溫6~8小時(shí)；采用高純氬氣冷卻至室溫。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2中，高純氬氣的純度不低于99.99%，通過流速控制冷卻速率不低于10℃/分鐘。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2中，AlCl_n氣氛是由AlCl、AlCl₂和AlCl₃組成的混合氣體，是經(jīng)由純鋁粉和氯化銨粉末按照1:（2~6）的質(zhì)量比混合后加熱至650℃制得。