[发明专利]一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用，所述含钴镍铬基高温合金包含按重量百分比计的以下元素：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的Fe、0.6％～1.0％的Al、2.4％～2.8％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3％的Co，余量为镍及不可避免的杂质元素。本发明通过真空感应熔炼、二次真空电渣熔炼以及两墩两拔再锻的工艺提高了高温合金承受冲击载荷能力和塑性变形抗力，并通过添加钴以及控制Al、Ti元素含量提高了合金的红硬度，制备得到的含钴镍铬基高温合金可作为钛合金锻造的模具，锻造寿命大于1500支，大大延长了模具的使用周期同时有利于降低生产钛合金的不良率。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用。

背景技术

钛合金在锻造工序中采用的模具用钢为5CrMnMo钢，5CrMnMo钢也是应用最为广泛的热锻模具钢，热锻模具在使用过程中需承受载荷的周期性变化与高温和周期性的急冷急热作用，使得模具在使用一段时间后产生裂纹、掉块、结疤等缺陷。而5CrMnMo钢含碳量高，可焊性差，堆焊效果不理想，使用周期短。严重影响锻造效率，在锻造过程中经常发生因模具缺陷致使铸锭在加热炉中等待；滚圆过程中锻件出现凹坑的现象。而钛合金在高温条件下极易与空气中的氧、氢等发生化学反应，使铸锭表面增氢，氧化皮增厚，发生这种现象只能缓慢降温至室温，待模具修理完毕后再重新加热，极大的影响生产效率以及钛合金的制造良率。

目前有通过对5CrMnMo钢的化学元素进行微调来提高热作模具钢的性能，延长模具的使用周期。但未综合考虑模具材料的塑性变形抗力、红硬度等因素，从而改善效果有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含钴镍铬基高温合金及其制备方法与应用，通过工艺的改进、钴元素的引入以及配料元素的控制，制备得到一种具有高塑性变形抗力、红硬度以及抗压屈服强度的含钴镍铬基高温合金，可用于锻造钛合金，具有使用寿命长、锻件良率高等优点。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种含钴镍铬基高温合金，所述含钴镍铬基高温合金包含按重量百分比计的以下元素：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的Fe、0.6％～1.0％的Al、2.4％～2.8％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3的Co，余量为Ni及不可避免的杂质元素。

进一步地，所述含钴镍铬基高温合金中，Co元素的含量为0.9％～1.2％。

钴在镍中的溶解度很大，镍的原子半径为0.062nm，钴的原子半径为0.063 nm，两种元素非常接近，具有良好的相适性，Co元素的引入使得固溶强化作用加强，由此改善了基体相的性质，提高了基体相的塑性，同时增加了界面结合力，经过固溶时效处理后，提高了合金强度和塑性。合金的强度随温度升高而升高，同时塑性也较高，因此不会出现严重脆化现象，有效提高了合金的红硬度。

本发明第二方面提供了一种第一方面所述含钴镍铬基高温合金的制备方法，包括以下步骤：

S1：根据以下的元素比例进行配料：0.03％～0.08％的C、0～0.65％的Si、 0～0.35％的Mn、0～0.001％的S、0～0.001％的P、19.0％～22.0％的Cr、0～4％的 Fe、0.6％～1.1％的Al、2.4％～2.85％的Ti、0～0.01％的B、0.75％～1.3％的Co，余量为镍；

S2：采用真空感应熔炼将上述配料熔炼，待合金化均匀后浇铸得到电极锭，再进行二次电渣重熔，制备得到电渣锭；

S3：对上述制备得到的电渣锭进行均匀化处理，得到合金铸锭；