[发明专利]一种高纯净GH825合金细晶板材的制备工艺

说明书

本发明公开了一种高纯净GH825合金细晶板材的制备方法，按照以下过程实施：配制GH825合金原料，进行真空感应熔炼制备电极锭，电渣重熔制备电渣锭，将电渣锭表面的非金属材料渣皮去除干净，均匀化热处理制得扁形铸锭，进行轧制开坯制得板坯，将得到的板坯放入热处理炉中进行热处理，热轧，得到板材，将板材表面进行修磨，去除冶金质量及形状差的板材的头部与尾部，进行冷轧，按照尺寸要求切割加工，得到GH825合金细晶板材。本发明方法能够抑制Ti元素的烧损，提高合金成材率及合金强度。

技术领域

本发明属于合金板材制备技术领域，具体涉及一种高纯净GH825合金细晶板材的制备方法。

背景技术

GH825合金(国内又称为NS142，对应美国合金Incoloy 825)是一种在石化行业中大量应用的铁-镍-铬基奥氏体耐腐蚀合金，在氧化及还原的环境中具有良好的耐酸、碱腐蚀的性能，同时具有优良的抗应力腐蚀开裂、耐点腐蚀及应力腐蚀能力，并且在温度低于550℃下具有较高的力学性能。应用结果表明，GH625合金在石油精炼中的空气热交换器；硫酸酸洗工厂的加热管、容器；酸性环境气体管道；海水冷却热交换器等产品中应用广泛。国内外研究结果表明：纯净度对高温合金零部件的可靠性有重要影响，特别是有害元素与夹杂物的含量，严重影响合金的力学性能和理化性能。

国家标准(GB/T15008-2009《耐蚀合金棒材》)中规定GH825的主要化学成分为(质量百分数，Wt％，下同)：碳(C)：≤0.05；镍(Ni)：38.0～46.0；铬(Cr)：19.5～23.5；钼(Mo)：2.5～3.5；铝(Al)≤0.20；钛(Ti)：0.60～1.20；铜(Cu)：1.50～3.00；硅(Si)≤0.50；锰(Mn)≤1.0；硫(S)≤0.03；磷(P)≤0.03；铁(Fe)：余量。GH825合金属于固溶强化型镍基耐蚀合金，合金中含有C元素(约0.05％)、硫元素(约0.003％)及磷元素(约0.03％)，但是，合金在熔炼及热加工过程中，在晶界上会析出一些碳化物，而过量的碳化物(包括M23C6、TiC等)析出都会对GH825的合金耐腐蚀性能产生不利影响。通常，在耐腐蚀合金中碳元素向晶界的扩散比金属Cr元素快，因此，晶界处由于M23C6型碳化物聚集导致耐腐蚀元素Cr贫化，降低合金耐腐蚀抗力。研究表明，降低或防止GH825合金中出现晶间腐蚀倾向，需要降低或优化合金中的C含量，并且提高Ti/C元素比例。此外，GH825合金具有较高的热裂纹(包括焊接裂纹、结晶裂纹等)敏感性，在焊接过程中，结晶裂纹最容易形成在焊缝处。为了提高GH825合金的焊接性能，必须提高合金纯净度，即降低合金中S、P元素的含量。通常，S、P均是镍基合金中的有害元素，在熔炼及焊接过程中，S、P等杂质元素在焊缝金属中容易偏析，其中，S和Ni元素形成的Ni-NiS低熔点共晶在晶间形成薄膜，容易导致晶间裂纹。加上GH625合金本身导热性差，焊接时热量扩散慢，焊接时容易出现过热，造成晶粒粗大，减弱晶界结合力，促进热裂纹萌生及扩展。因此，优化合金成分、提高合金纯净度显得尤其重要。

目前，我国GH825合金的主要制备工艺路线为EL炉熔炼+LF(Ladle Furnace，LF)炉熔炼+VOD(Vacuum Oxygen decarburization，VOD)炉熔炼，LF炉和VOD炉都是钢包精炼炉，其中，VOD炉还具有真空脱气、吹氧、吹氩搅拌、真空加料等功能，但是，该工艺路线对降低合金的有害元素S的效果并不显著，而S元素对高温合金性能的影响国内外做了大量研究工作，发现S对高温合金是“百害无一利”，比如，S促进凝固偏析和M2SC(Y相)析出，降低合金的蠕变、持久性能，并成为裂纹源；S能转化成非金属夹杂物，成为合金疲劳裂纹的萌生及扩展通道等。通常认为，S在高温合金中以两种状态存在：(1)S含量低于饱和溶解度时，以偏聚在晶界的固溶态存在；(2)S含量超过饱和溶解度时，通常与金属元素生成硫化物，如S在镍基高温合金中常生成化合物Ni3S2偏析在晶界，并与Ni元素生成Ni-Ni3S2的低熔点(645℃)共晶相，严重降低了合金性能。目前大多采用电渣脱S的方式进行处理，并获得了认可和显著的成效，因此，渣系设计尤为重要。

发明内容