CN102952933A

CN102952933A - 改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺

Info

Publication number: CN102952933A
Application number: CN2012104708138A
Authority: CN
Inventors: 李钧; 肖学山; 苏诚; 周志江; 邵羽
Original assignee: Zhejiang Jiuli Hi Tech Metals Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jiuli Hi Tech Metals Co Ltd
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: CN102952933B

Abstract

本发明公开了一种改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，包括以下步骤：a）将Incoloy 800合金在960-990℃保温10-20分钟，然后降温至常温；b）进行冷轧变形，变形量为3-8%；c）进行再结晶退火，在960-990℃保温5-18分钟，然后降温至常温。本工艺方法既不需要非常高的退火温度，也不需要长时间的退火及反复冷轧变形，工艺简单，操作容易，能够有效的提高Incoloy 800合金耐腐蚀性能，具有良好的经济效益。

Description

改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺

技术领域

本发明涉及金属材料的形变及热处理工艺技术领域，更具体的说涉及改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺。

背景技术

Incoloy 800是一种铁镍铬基高温合金，由于具有高蠕变断裂强度、良好的可焊性、耐应力腐蚀开裂性能等，主要被应用于压水堆蒸汽发生器传热管。Incoloy 800合金基体为γ相，是典型的面心立方晶格。

材料的许多性能都与晶界的特性有关，例如晶间断裂、腐蚀、滑移、偏聚、扩散等问题受到晶界结构的影响。在二十世纪八十年代出现了“晶界工程”这一研究领域。在晶界工程研究过程中，广泛使用的是重位点阵模型。重位点阵，即CSL（coincidence site lattice）点阵。在晶界工程研究中，低重位点阵（CSL）晶界被定义为低层错能晶界，而剩余的其它高层错能晶界被称为随机晶界。低∑CSL晶界必须符合∑≤29。采用现在工艺制成的Incoloy 800合金，低∑CSL晶界比例为50%左右，耐腐蚀性较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其结构简单、操作容易，通过简单的工艺，以较低温度退火就可以提高Incoloy 800合金中的低∑CSL晶界比例，提高其耐腐蚀性能，在生产中实际可行，能够取得明显的经济效益。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，包括以下步骤：

a）将Incoloy 800合金管材在960-990℃保温10-20分钟，然后降温至常温；

b）进行冷轧变形，变形量为3-8%；

c）进行再结晶退火，在960-990℃保温5-18分钟，然后降温至常温。

本发明的工艺方法是应用于Incoloy 800合金管材成型加工过程中的最后一道工序，可以适用的Incoloy 800合金管材的外径15-22mm，壁厚1.0-1.25mm，采用现有技术加工好的管材通过本工艺可以实现在不改变合金成分的前提下提高材料的耐晶间腐蚀性能，对材料的抗应力腐蚀、蠕变、疲劳性能也有改善，材料在处理之前，必须先进行固溶处理，将Incoloy 800合金在960-990℃保温10-20分钟，然后再进行3-8%的冷轧变形，冷轧变形量需要精确控制在此范围内，过大、过小都不行，会使∑CSL晶界比例明显降低，冷轧后进行再结晶退火，在960-990℃保温5-18分钟，降至常温。这种小变形量后的再结晶退火可显著提高材料中的∑3n晶界（n=1,2,3）比例，从而提高总体低∑CSL晶界的比例，在结晶退火的保温时间应控制在5-18分钟范围内，保温时间过长会使∑CSL晶界比例明显降低。

采用本发明的工艺，能够获得低∑CSL晶界比例至少为70%（Palumbo-Aust标准）的材料，而经传统工艺加工的材料中低∑CSL晶界比例为50%左右，低∑CSL晶界比例高的材料与低∑CSL晶界比例低的材料相比，具有明显好的耐腐蚀性能。

作为优选，所述Incoloy 800合金管材成分的质量百分比为：C≤0.03，Si：0.30-0.70，Mn：0.40-1.00，P+S≤0.015，Ni：32.0-35.0，Cr：21.0-23.0，Co≤0.08，Al：0.15-0.45，Ti≤0.60，Cu≤0.75，N≤0.030，余量为Fe。

本发明的工艺，尤其适用上述成分构成的Incoloy 800合金。

作为优选，所述Incoloy 800合金管材成分的质量百分比为：C ：0.017 %，Ni ：32.84%，Cr ：22.04%，Co ：0.015%，Al ：0.18%，Ti ：0.42%，Cu ：0.029%，Mn 0.66%，B ：0.0013%，Si：0.51%，P： 0.010%，N ：0.0093%，S ：0.0005%，余量为Fe。

本发明的工艺，尤其适用上述成分构成的Incoloy 800合金。

作为优选，所述步骤a）中，保温温度为980℃，所述步骤c）中，保温温度为980℃。

上述设置，能够提高低∑CSL晶界比例。

作为优选，所述步骤a）中，保温温度为980-985℃，所述步骤c）中，保温温度为980-985℃。

作为优选，所述步骤a）中，降温采用水冷降温；所述步骤c）中，降温采用水冷降温。

上述设置，操作简单，使用方便，能够提高低∑CSL晶界比例。

作为优选，所述步骤b）中，变形量为5-6%。

上述设置，能够提高低∑CSL晶界比例。

作为优选，所述步骤a中，保温时间为13-18分钟。

上述设置，能够提高低∑CSL晶界比例。

作为优选，所述步骤c）中，保温时间10-15分钟。

上述设置，能够提高低∑CSL晶界比例。

作为优选，所述步骤a中，在980℃保温15分钟；所述步骤b）中，变形量为5%；所述步骤c）中，在980℃保温15分钟。

上述设置，能够提高低∑CSL晶界比例，使得低∑CSL晶界比例达到75%，甚至更高。

本发明有益效果在于：

本工艺方法既不需要非常高的退火温度，也不需要长时间的退火及反复冷轧变形，工艺简单，操作容易，能够有效的提高Incoloy 800合金耐腐蚀性能，具有良好的经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例1的Incoloy 800合金样品与现有Incoloy 800合金样品腐蚀速率与腐蚀时间的关系图；

图2为本发明实施例1的Incoloy 800合金样品与现有Incoloy 800合金样品经过216小时腐蚀后的表面形貌对比图。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

实施例1，见附图1，本实施方式采用的Incoloy 800合金为管材，外径25mm，壁厚1mm，该Incoloy 800合金管材成分的质量百分比为：C ：0.017，Ni ：32.84，Cr ：22.04，Co： 0.015，Al ：0.18，Ti： 0.42，Cu ：0.029，Mn ：0.66，B ：0.0013，Si： 0.51，P ：0.010，N ：0.0093，S ：0.0005，余量为Fe，其中，P+S的和要小于等于0.015%，管材在980℃保温15分钟，然后水冷，降至常温；经过冷轧机冷轧，壁厚变形量5%后，进行再结晶退火，在980℃保温15分钟，然后水冷，降至常温。经电子背散射衍射方法测定，采用传统工艺处理后的样品A中的低∑CSL晶界比例为55%，采用本发明工艺处理后的样品B中的低∑CSL晶界比例为75%，低∑CSL晶界都按Palumbo-Aust标准统计，将这两种样品在700℃敏化处理2h，然后空冷，将样品表面用电解抛光的方法清洁干净后，测量表面积，并称重（精确到0.01mg），然后浸泡在腐蚀溶液（65%HNO3+0.4%HF）中，放置在恒温水浴锅里，保持22℃（温度误差±2℃），每间隔24h取出，称重，连续腐蚀216h，用扫描电子显微镜观察腐蚀后的样品表面形貌。

图1为Incoloy 800合金样品与现有Incoloy 800合金样品腐蚀速率与腐蚀时间的关系图。从中可以看出，采用传统工艺处理的样品A的腐蚀失重明显比本工艺处理后的样品B严重。图2为本发明实施例1的Incoloy 800合金管材样品与现有Incoloy 800合金样品经过216小时腐蚀后的表面形貌对比图，经过对比可以看出，没有经过本发明工艺处理的样品A表面有很多晶粒脱落，而经过本发明工艺处理的样品B表面只有很少量的晶粒脱落。这说明低∑CSL晶界的比例对晶间腐蚀性能有很大的作用，低∑CSL晶界比例高的样品具有较好的耐晶间腐蚀性能。

实施例2，本实施方式采用的Incoloy 800合金为管材，外径20mm，壁厚1.25mm，该Incoloy 800合金成分的质量百分比为：C≤0.03，Si：0.30，Mn：0.40，P+S≤0.015，Ni：32.0，Cr：21.0，Co≤0.08，Al：0.15，Ti≤0.60，Cu≤0.75，N≤0.030，余量为Fe，其中，P+S的和要小于等于0.015%，管材在960℃保温20分钟，然后水冷；经过冷轧壁厚变形8%后，进行再结晶退火，在960℃保温18分钟，然后水冷。经电子背散射衍射方法测定，采用传统工艺处理后的样品A中的低∑CSL晶界比例为55%，采用本发明工艺处理后的样品B中的低∑CSL晶界比例为71%。

实施例3，本实施方式采用的Incoloy 800合金为管材，外径18mm，壁厚1.1mm，该Incoloy 800合金成分的质量百分比为：C≤0.03，Si： 0.70，Mn： 1.00，P+S≤0.015，Ni：335.0，Cr： 23.0，Co≤0.08，Al： 0.45，Ti≤0.60，Cu≤0.75，N≤0.030，余量为Fe，其中，P+S的和要小于等于0.015%，管材在990℃保温10分钟，然后水冷；经过冷轧，壁厚变形量3%后，进行再结晶退火，在990℃保温5分钟，然后水冷。经电子背散射衍射方法测定，采用传统工艺处理后的样品A中的低∑CSL晶界比例为55%，采用本发明工艺处理后的样品B中的低∑CSL晶界比例为72%。

实施例4，本实施方式采用的Incoloy 800合金为管材，外径15mm，壁厚1.25mm，该Incoloy 800合金成分的质量百分比为：C≤0.03，Si：0.40，Mn：0.8，P+S≤0.015，Ni：33.0，Cr：22.0，Co≤0.08，Al：0.30，Ti≤0.60，Cu≤0.75，N≤0.030，余量为Fe，其中，P+S的和要小于等于0.015%，管材在970℃保温18分钟，然后水冷；经过冷轧壁厚变形量8%后，进行再结晶退火，在970℃保温18分钟，然后水冷。经电子背散射衍射方法测定，采用传统工艺处理后的样品A中的低∑CSL晶界比例为55%，采用本发明工艺处理后的样品B中的低∑CSL晶界比例为70%。

实施例5，本实施方式采用的Incoloy 800合金为管材，外径20mm，壁厚1.15mm，该Incoloy 800合金成分的质量百分比为：C≤0.03，Si：0.50，Mn：0.90，P+S≤0.015，Ni：34.0，Cr：22.50，Co≤0.08，Al：0.40，Ti≤0.60，Cu≤0.75，N≤0.030，余量为Fe，其中，P+S的和要小于等于0.015%，管材在9750℃保温13分钟，然后水冷；经过冷轧壁厚变形6%后，进行再结晶退火，在975℃保温10分钟，然后水冷。经电子背散射衍射方法测定，采用传统工艺处理后的样品A中的低∑CSL晶界比例为55%，采用本发明工艺处理后的样品B中的低∑CSL晶界比例为73%。

实施例6，本实施方式采用的Incoloy 800合金为管材，外径15mm，壁厚1.25mm，该Incoloy 800合金成分的质量百分比为：C≤0.03，Si：0.30-0.70，Mn：0.40-1.00，P+S≤0.015，Ni：32.0-35.0，Cr：21.0-23.0，Co≤0.08，Al：0.15-0.45，Ti≤0.60，Cu≤0.75，N≤0.030，余量为Fe，其中，P+S的和要小于等于0.015%，管材在985℃保温13分钟，然后水冷；经过冷轧壁厚变形量为7%后，进行再结晶退火，在985℃保温13分钟，然后水冷。经电子背散射衍射方法测定，采用传统工艺处理后的样品A中的低∑CSL晶界比例为55%，采用本发明工艺处理后的样品B中的低∑CSL晶界比例为75%。

以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改。但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于包括以下步骤：

b）进行冷轧变形，变形量为3-8%；

2.根据权利要求1所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述Incoloy 800合金管材成分的质量百分比为：C≤0.03，Si：0.30-0.70，Mn：0.40-1.00，P+S≤0.015，Ni：32.0-35.0，Cr：21.0-23.0，Co≤0.08，Al：0.15-0.45，Ti≤0.60，Cu≤0.75，N≤0.030，余量为Fe。

3.根据权利要求2所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述Incoloy 800合金管材成分的质量百分比为：C ：0.017 %，Ni ：32.84%，Cr ：22.04%，Co ：0.015%，Al ：0.18%，Ti ：0.42%，Cu ：0.029%，Mn 0.66%，B ：0.0013%，Si：0.51%，P： 0.010%，N ：0.0093%，S ：0.0005%，余量为Fe。

4.根据权利要求1或2或3所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述步骤a）中，保温温度为980℃，所述步骤c）中，保温温度为980℃。

5.根据权利要求1或2或3所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述步骤a）中，降温采用水冷降温；所述步骤c）中，降温采用水冷降温。

6.根据权利要求1或2或3所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述步骤b）中，变形量为5-6%。

7.根据权利要求1或2或3所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述步骤a中，保温时间为13-18分钟。

8.根据权利要求1或2或3所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述步骤c）中，保温时间10-15分钟。

9.根据权利要求1或2或3所述的改善Incoloy 800合金管材耐腐蚀性能的工艺，其特征在于：所述步骤a中，在980℃保温15分钟；所述步骤b）中，变形量为5%；所述步骤c）中，在980℃保温15分钟。