[發(fā)明專利]高強(qiáng)度含銅Ni-Fe-Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金及其電渣重熔的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110759502.2
• 申請(qǐng)日: 2021-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN113584381B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉璇;黃國(guó)平;何曲波;劉海定
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶材料研究院有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/02
• 分類號(hào): C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/54;C21D8/00;C22B9/18;C22C33/04
• 代理公司: 重慶志合專利事務(wù)所(普通合伙) 50210
• 代理人: 徐傳智

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度含銅Ni?Fe?Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金及其電渣重熔的方法，制備出的高強(qiáng)度含銅Ni?Fe?Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金在環(huán)境溫度為?60℃時(shí)，低溫沖擊功≥61J、且室溫抗拉強(qiáng)度≥1030Mpa、屈服強(qiáng)度≥860Mpa、伸長(zhǎng)率≥19％、斷面收縮率≥25％、洛氏硬度為30～40HRC、晶粒度≥2.5級(jí)，組織均勻致密，組織中不會(huì)析出σ相、LAVES等拓普密排脆性相，利于后期熱變形，在合金的熱加工過程中不容易產(chǎn)生裂紋，大大提高了合金在熱加工過程中的成材率，尤其是針對(duì)直徑＞300mm的大規(guī)格棒材產(chǎn)品，其電渣錠的化學(xué)成分偏析程度得到了很好的控制，鍛造性能優(yōu)良。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度含銅Ni-Fe-Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金及其電渣重熔的方法。

背景技術(shù)

MonelK-500、Inconel 690、UNS718等鎳基合金都是當(dāng)前應(yīng)用于各類腐蝕環(huán)境中的設(shè)備和構(gòu)件的主流制造材料。

上述鎳基合金性能優(yōu)良，但是因其鎳含量較高，故制造成本受原材料鎳的市場(chǎng)價(jià)格影響較大。特別從2020年開始，原材料價(jià)格劇烈波動(dòng)，2021年鎳價(jià)上漲的漲幅達(dá)30％以上，對(duì)合金生產(chǎn)企業(yè)的成本控制產(chǎn)生了極大的沖擊。為了控制性能優(yōu)良的鎳基合金的制造成本，提升企業(yè)抗市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力，發(fā)達(dá)國(guó)家的一些特種合金制造企業(yè)如：Baker Hughes、Special Metals等公司已著手發(fā)展鎳含量低的耐腐蝕合金用于石油等各類腐蝕環(huán)境，通過添加更廉價(jià)的合金元素替代部分鎳，使鎳基合金的制造成本大幅降低，而按照該方式制造出的鎳基合金的力學(xué)性能可與UNS 718相近，具有可觀的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

高強(qiáng)度含銅Ni-Fe-Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金的設(shè)計(jì)初衷是要其既擁有較低的鎳含量(即鎳含量為46～49％)，但需保持其較好的材料力學(xué)性能，只有通過合金元素Nb、Cr、Mo、Cu等合金元素的合理搭配，使其具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和力學(xué)性能。同時(shí)因合金中鎳含量較低，在熱加工區(qū)間可鍛造區(qū)間十分狹窄，為了改善合金的熱加工性能，保證其實(shí)際可生產(chǎn)性，需要添加少量微合金元素，改善其熱加工性。該合金經(jīng)過鍛造，固溶、時(shí)效處理后，可以獲得接近UNS 718合金性能的優(yōu)良綜合力學(xué)性能。

常用的耐腐蝕合金UNS718和Inconel690的標(biāo)準(zhǔn)成分如表1所示，其中UNS718的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度R_m最低為820MPa，最高可達(dá)1400MPa左右；而Inconel 690合金的抗拉強(qiáng)度最低R_m≥580MPa，最高可達(dá)700MPa。

表1

目前，研究高強(qiáng)度含銅Ni-Fe-Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金替代傳統(tǒng)UNS718、Inconel690、MonelK-500材料，這已經(jīng)是能源、石油行業(yè)市場(chǎng)的新導(dǎo)向。

但是，由于高強(qiáng)度含銅Ni-Fe-Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金添加了大量的Nb、Cu，而Nb、Cu元素在電渣重熔過程中是強(qiáng)烈的偏析元素，容易造成宏觀偏析，進(jìn)而在后期熱加工過程開裂，采用普通電渣重熔工藝易于產(chǎn)生嚴(yán)重的化學(xué)成分偏析，進(jìn)而造成組織不均勻，組織存在疏松，組織中易析出σ相、LAVES等拓普密排脆性相。這些都屬于不利于后期熱變形的因素，在后期的熱加工過程中易產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重降低熱加工過程中的成材率，尤其是直徑＞300mm的大規(guī)格棒材產(chǎn)品，若電渣工藝不能控制電渣錠的化學(xué)成分偏析程度，其產(chǎn)生的宏觀偏析無法通過后續(xù)擴(kuò)散退火等工藝顯著改善，導(dǎo)致鍛造性能變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)應(yīng)的不足，提供一種高強(qiáng)度含銅Ni-Fe-Cr基時(shí)效硬化型耐蝕合金及其電渣重熔的方法，制備出的合金組織均勻致密，組織中不會(huì)析出σ相、LAVES等拓普密排脆性相，利于后期熱變形，在合金的熱加工過程中不容易產(chǎn)生裂紋，大大提高了合金在熱加工過程中的成材率，尤其是針對(duì)直徑＞300mm的大規(guī)格棒材產(chǎn)品，其電渣錠的化學(xué)成分偏析程度得到了很好的控制，鍛造性能優(yōu)良。