[发明专利]易加工成厚壁无缝管的时效强化型铁镍基耐蚀合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金，特别涉及一种易加工成厚壁无缝管的时效强化型铁镍基耐 蚀合金。

背景技术

通常镍基结构材料除了基体元素镍之外，还含有铬、钼、铌、钨、铜、钛和铝等有益 元素。镍基合金根据强化方式可分为固溶强化型和时效强化型，前者可通过冷加工提高强 度，但无法制造较大型的复杂的零件。相比之下，时效强化型合金则无此限制，可通过时效 热处理制成具有较高强度的较大型零件，因此在很多重要工业领域得到了广泛应用。

从成分的角度看，镍基高温合金和耐蚀合金都是通过添加足量或适量的铬、钼、 铌、钨、铜、钛和铝等合金元素来获得设计的高温性能和耐蚀性能。而高合金含量的代价不 仅使合金成本变高、市场竞争力降低，而且往往导致合金的工艺性能变差，比如高温变形温 度太窄、热塑性较差、硬化速率过大等等。当工艺性能差到某种程度，工业生产就难以实现。 这是部分镍基合金无法通过常规热穿孔而只能用热挤压甚至机械打孔方法生产无缝管的 主要原因，导致市场上镍基超合金无缝管的成本高，甚至难以获得。

γ’和/或γ”强化型镍基合金的性能水平与微观组织密切相关，如晶粒尺寸、强化 相的形貌、大小和分布、其它碳化物及金属间相的形貌等，这些因素均由热处理工艺来控制 的，而合金的组织性能归根结底都是由先天性基因——成分所决定的。由于镍基合金成本 相对较高，相比之下铁镍基合金更具成本优势。再加上部分铁镍基合金的综合性能丝毫不 比普通镍基合金差，这就使得铁镍基合金具有较强的市场竞争力。不过铁镍基合金的合金 含量还是很高，同样存在高温变形温度太窄、热塑性较差、硬化速率过大等问题，因此市场 上高性能铁镍基合金无缝管依然存在“一管难求”的局面，只能通过机械打孔的方式获得厚 壁管。

发明内容

本发明的目的是提供一种易加工成厚壁无缝管的时效强化型铁镍基耐蚀合金，该 合金能改善合金的热加工塑性，降低热加工过程中热裂的倾向，其强度高、韧塑性好、耐腐 蚀性好，综合性能优良。

本发明的技术方案是：

易加工成厚壁无缝管的时效强化型铁镍基耐蚀合金，其各组分的重量百分比为：

Ni：40～45％、Cr：20～25％、Mo：2～5％、Cu：1～3％、Ti：1.5～3％、Al：0.1～ 0.5％、V：0.01～0.5％、Zr：0.001～0.05％、B：0.001～0.005％、Mg：0.005～0.05％、Nb≤ 1.0％、C≤0.05％、Si≤0.5％、Mn≤0.5％、Fe：余量。

本发明较好的技术方案是，所述合金各组份的重量百分比为：

Ni：41-45％；Cr：20-25％；Mo：2-5％；Cu：1-3％；Ti：1.5-2.5％；Al：0.2-0.50％；V： 0.025-0.45％；Zr：0.015-0.45％；B：0.0025-0.0045％；Mg：0.010-0.25％；Nb：0.30- 0.645％；C：0.001-0.04％；Si：0.10-0.35％；Mn：0.30-0.5％；Fe：余量。

本发明所述合金采用以下方法制备：

合金采用真空感应熔炼加电渣重熔或真空感应熔炼加真空自耗重熔双联工艺获 得合金锭，经均匀化热处理、热锻成挤压棒坯，再经热挤压获得厚壁无缝管。均匀化处理温 度为1160～1190℃、时间为24～72小时；热锻造温度为950～1150℃、保温时间为60～180分 钟；热挤压温度为1050～1200℃、保温时间为60～120分钟。然后进行固溶加时效热处理，制 得强度高、韧塑性好、高耐腐蚀的的合金。

该合金制成厚壁无缝管，经过精密机加工，可广泛用于制造对耐腐蚀有较高要求 的零部件产品。

合金中各元素的主要作用如下：

(1)Ni:较高含量的Ni是获得以Ni为基的奥氏体的关键，同时也是合金获得优异耐 腐蚀性能，特别是耐应力腐蚀及硫化物应力腐蚀开裂能力的重要基础。

(2)Cr：相对高的Cr含量是获得耐腐蚀性的保证，特别是提高合金在氧化性介质中 耐蚀能力的关键。但过高的Cr含量将促进σ相的析出，进而损害合金的热稳定性和热塑性。

(3)Mo：较高的Mo含量主要是为了提高合金耐点蚀、缝蚀等局部腐蚀能力，尤其是 提高合金在卤素离子、还原性介质中的腐蚀能力。但过高的Mo含量同样会促进σ相的析出， 有害于合金的热稳定性和热塑性。