[發明專利]一種高溫風機軸用鎳基合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202011152320.0
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112458340A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 華鵬;華麗平;夏東興;張加國;武冬平
• 申請（專利權）人: 江蘇新核合金科技有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22B9/04;C22B9/18;C22C1/02;C22F1/10
• 代理公司: 南京科知維創知識產權代理有限責任公司 32270
• 代理人: 許益民

本發明提供一種高溫風機軸用鎳基合金，各元素的重量百分比為：C：0.05?0.10%，Si：≤0.70%，Mn：≤0.70%，P：≤0.012%，S：≤0.008%，Cr：20.0?23.0%，Al：0.60?1.50%，Fe：≤2.0%，Co：10.0?13.0%，Ti：0.20?0.60%，余量為Ni和不可避免的雜質；本發明的高溫風機軸用鎳基合金的制備方法包括原料準備、真空冶煉、電渣重熔、鍛造、熱處理、車光棒材的步驟；采用本發明制備的鎳基合金具有高溫強度好、高溫耐蝕性強、抗氧化性強的優點，合金純度高、雜質少、金相組織和化學成分均勻，應用于高溫風機軸的制造中，可延長高溫風機的使用壽命。

技術領域

本發明涉及高溫耐蝕合金材料領域，尤其涉及一種高溫風機軸用鎳基合金及其制備方法。

背景技術

在冶金、化工等行業的高溫退火爐等熱處理設備中，高溫軸流風機、高溫離心風機是常見的用于通風換氣或加強散熱的設備。高溫退火爐中的風機長時間處于高溫環境下，風機軸需要具備較高的耐高溫、耐腐蝕性能。由于鎳基合金具有較高的高溫力學性能、優良的抗氧化性能及耐腐蝕性能等優點，因此目前高溫風機軸一般采用鎳基合金制造。隨著工業電爐的不斷增加以及熱處理工藝溫度的不斷升高，對高溫風機軸用高溫耐蝕合金材料的性能提出了更高的要求，而目前應用于高溫風機軸的合金材料的性能還存在耐高溫性能不強的缺點，不能滿足工業應用要求，采用現有合金材料制造的高溫風機使用壽命較短。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高溫風機軸用鎳基合金及其制備方法，提高合金高溫強度及高溫耐蝕性能，延長高溫風機的使用壽命。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種高溫風機軸用鎳基合金，所述高溫風機軸用鎳基合金中各元素的重量百分比為：C：0.05-0.10%，Si：≤0.70%，Mn：≤0.70%，P：≤0.012%，S：≤0.008%，Cr：20.0-23.0%，Al：0.60-1.50%，Fe：≤2.0%，Co：10.0-13.0%，Ti：0.20-0.60%，余量為Ni和不可避免的雜質。

優選地，各元素的重量百分比為：C：0.05-0.08%，Si：0.30-0.60%，Mn：0.30-0.60%%，P：≤0.010%，S：≤0.006%，Cr：22.0-23.0%，Al：0.60-1.50%，Fe：≤2.0%，Co：10.0-13.0%，Ti：0.20-0.60%，余量為Ni和不可避免的雜質。

根據本發明的另一面，提供一種高溫風機軸用鎳基合金的制備方法，其包括以下步驟：

步驟S1：原料準備：按照設計成分精確配比原料，各原料采用全新料配制，將所有原料磨光表面，烘烤后使用。

步驟S2：真空冶煉：原料裝爐，熔化期真空度＜5Pa；精煉期真空度≤5Pa，精煉溫度1460-1520℃，精煉時間≥25分鐘，期間采用不少于兩次的高溫瞬時精煉和一次的低溫長時精煉：先提升鋼溫到1520℃持續1-2分鐘，搖爐攪拌3-5分鐘，再降低鋼溫到1460℃（剛結膜沖膜狀態）低溫；精煉期向鋼水中加入Ni-Mg合金脫氧脫硫，Ni-Mg合金加入量為鋼水重量的0.05%；Al、Ti小料在精煉后停電結膜時按順序分批加入，用于脫氧并控制成分；出鋼溫度1540℃，澆注210Kg電極，澆注后期補縮充分，澆注完成15分鐘后破空出模標識。

步驟S3：電渣重熔：切除縮孔，修磨表面氧化物，去除雜質；電渣重熔渣系配比：CaF₂：Al₂O₃：CaO：TiO₂=70：15：10：5，電壓55-60V，電流5000-6000A。

步驟S4：鍛造：鋼錠低于400℃裝爐，緩慢升溫至800℃，保溫1.5小時，再升溫至1150-1180℃，保溫大于3小時；始鍛溫度≥1150℃，終鍛溫度≥950℃，回火再燒大于60分鐘，鍛后空氣冷卻，探傷100%；鍛造規格Φ155mm或Φ175mm。