[发明专利]一种高温镍基合金HRED6及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温镍基合金HRED6及其制备方法，所述高温镍基合金HRED6包括以下重量份的组分：镍48.0～50.0％，铬27.0～30.0％，钨4.0～6.0％，硅1.2～2.0％，铌1.2～1.8％，碳0.40～0.45％，锰0.5～1.5％，钴＜0.5％，氮≤0.05％，磷＜0.035％，硫＜0.03％。本发明通过对镍基合金中的元素组成进行合理优选，并对其制备方法进行优化，制备得到了高温镍基合金HRED6，与现有的镍基合金相比，其高温特性显著提高，在1200℃的高温处理条件下，仍具有优异的拉伸强度、断裂韧性、持久寿命和抗腐蚀等性能，其中拉伸强度≥744MPa，屈服强度≥832MPa，断裂韧性≥42.8MPa·m^1/2，断裂伸长率≥9.3％，持久寿命≥367h，相对腐蚀率≤41.3％，因此在工装的热处理过程中不易出现变形、开裂等现象，提高了工装的使用寿命，进而提高了生产效率。

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，具体涉及一种高温镍基合金HRED6及其制备方法。

背景技术

镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。其被广泛应用于汽车、船舶、航空等机械工业领域，制成齿轮、轴承等零部件。其中齿轮、轴承等零部件需要经过接近1200℃高温特殊热处理后才能得到符合其使用机械性能的零部件，由于热处理过程的高温、高承载、反复冷热交替使用等条件比较恶劣，一般耐热钢材质的配比和熔炼工艺控制无法满足其使用工况要求，热处理工装一般在60-80个循环过程中出现变形、开裂等现象，影响其使用寿命。因此对零部件的承热能力不断提出更高要求。其中Re元素的加入可提高合金的耐高温性能，然而Re是地球地壳中最稀有的元素之一，价格昂贵，不适合大量广泛使用。因此在亟需一种成本低廉、可耐高温的镍基合金。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高温镍基合金HRED6及其制备方法，本发明通过对镍基合金中的组成进行优化，进一步对其冶炼工艺进行优化，通过预脱氧和终脱氧两个步骤，从而显著减少高温镍基合金HRED6中的氧含量，进而显著提高了该合金在高温处理下拉伸强度、断裂韧性、持久寿命等性能，从而避免了工装制备过程中，高温热处理易变形开裂的问题，提高了生产效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高温镍基合金HRED6，包括以下重量份的组分：

其中，镍Ni是镍基合金的基础，其可与铁能无限互溶，扩大铁的奥氏体区，是形成和稳定奥氏体的主要合金元素，并且还可增加强度、塑性、韧性以及疲劳性能。然而为进一步提高其各项性能，镍基合金中还需加入其它的合金元素。在本发明中，镍含量控制在48.0～50.0％。

铬Cr是提高合金耐高温抗腐蚀性能的关键，其可与碳形成稳定的化合物，提高基体的稳定性能，改善合金的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力；然而铬的过量加入可能会降低合金的韧性。在本发明中，铬含量控制在27.0～30.0％。

钨W是能与镍形成固溶体的固溶强化元素，其可与碳形成具有高强度和耐磨性的碳化物，从而增加合金的强度，然而钨的过量加入会影响合金在高温下的组织稳定性，降低其高温性能。在本发明中，钨含量控制在4.0～6.0％

硅Si也是强化元素之一，其不仅可提高合金的强度、硬度、淬透性等性能，并且还可在合金冶炼过程中作为脱氧剂进行脱氧，然而其含量过高会降低合金的韧性以及疲劳性能。在本发明中，硅含量控制在1.2～2.0％。

铌Nb也是强化元素之一，具有优异的耐高温、抗腐蚀性能，提高合金的硬度和疲劳性能，然而加入量过多会导致镍基合金的塑性和韧性显著降低。在本发明中，铌的含量控制在1.2～1.8％。