[發明專利]一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法

在審

• 申請號: 202210210884.8
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114574778A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 徐海濤;嚴偉;燕春光;史顯波;莊毅;單以銀;秦博;戎利建;楊紅義;李依依
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院;中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/42;C22C38/58;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/34;C21D8/06
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，其特征在于，緊固件材料的組織為單一奧氏體，按重量百分比計，該緊固件材料的化學成分如下：

C：0.03～0.15％；Si：1.0～4.0％；Mn：0～2.0％；S：0～0.005％；P：0～0.01％；Cr：12.0～18.0％；Ni：7.0～15.0％；Cu：0～2.0％；Nb：8×100C～1.0％；O：0～0.003％；N：0～0.03％；Fe余量。

2.一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，其特征在于，緊固件材料的組織為單一奧氏體，按重量百分比計，該緊固件材料的化學成分如下：

C：0.06～0.12％；Si：2.0～3.0％；Mn：0～1.5％；S：0～0.005％；P：0～0.01％；Cr：13.0～17.0％；Ni：8.0～14.0％；Cu：0～1.0％；Mo：0.5～2.0％；Nb：8×100C～1.0％；O：0～0.003％；N：0～0.03％；Fe余量。

3.一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，其特征在于，緊固件材料的組織為單一奧氏體，按重量百分比計，該緊固件材料的化學成分如下：

C：0.09～0.12％；Si：2.2～3.0％；Mn：0～1.0％；S：0～0.005％；P：0～0.01％；Cr：14.0～16.0％；Ni：9.0～12.0％；Cu：0～1.0％；Mo：0.5～1.5％；W：1.3～1.8；Nb：8×100C～1.0％；O：0～0.003％；N：0～0.03％；Fe余量。

4.按照權利要求1～3任一所述的提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，其特征在于，緊固件合金成分需滿足：Cr當量20；Ni當量14；

鉻當量按式(1)計算：

Cr當量＝100×(Cr+Mo+0.75W+1.5Si+0.5Nb)(1)

鎳當量按式(2)計算：

Ni當量＝100×(Ni+30C+0.5Mn+0.5Cu)(2)。

5.按照權利要求1～3任一所述的提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，其特征在于，緊固件的制備方法包括如下步驟：

(1)雙真空熔煉：按照目標成分混合原料，采用真空感應冶煉和真空自耗的雙聯真空熔煉工藝獲得鑄錠；

(2)均質化處理：將鑄錠進行高溫均質化處理：鑄錠隨爐升至1200～1280℃；保溫時間不少于12小時，出爐空冷至室溫；

(3)鑄錠鍛造：將均質化后的鑄錠隨爐升至1150～1200℃；保溫時間不少于8小時；初鍛溫度1080～1180℃，終鍛溫度850～950℃，鍛造中進行縱-橫-縱三向反復大壓下量鍛打，反復次數不小于6次，單次變形量10％，總鍛造比20，鍛造后空冷至室溫獲得鍛棒；

(4)鋼棒熱處理：鍛造后的鋼棒進行固溶處理：在1000～1150℃保溫0.5～2小時，空冷至室溫；

(5)鋼棒冷拉拔：固溶處理后的鋼棒進行冷拉拔，鋼棒的每道次冷拔變形量不小于10％，中間退火次數不超過2次，退火溫度900～1000℃，保溫300～600秒，冷拉拔變形量不小于30％；

(6)鋼棒二次熱處理：冷拉拔后鋼棒在800～900℃保溫2～4小時，空冷至室溫；

(7)鋼棒的刨切：將冷拉拔二次熱處理后的鋼棒進行需要長度的分切，分切后的螺栓棒料進行刨切，每道次刨切量不超過0.16mm，刨切后螺栓表面粗糙度不超過Ra0.4μm；

(8)螺帽成型：利用感應線圈將刨切后的螺栓一端加熱，加熱時間10～30s，隨后將螺栓放進鋼模中壓鍛成螺帽；

(9)螺紋滾壓：將上述處理后的螺栓滾壓螺紋，形成緊固件成品。

6.按照權利要求5所述的提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，其特征在于，在飽和氧濃度、600℃液態鉛鉍合金(45％Pb-Bi)中腐蝕1000小時后氧化膜厚度不超過20μm，具有優異的耐液態鉛鉍腐蝕性能。

7.按照權利要求5所述的提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，其特征在于，緊固件應用于核能領域面臨高溫鉛或鉛鉍腐蝕環境的結構材料連接。