CN103080346B - 镍-铬-钴-钼合金 - Google Patents

Abstract

镍-铬-钴-钼合金，所述合金由以下组成（以重量%表示）Cr20-24%，Fe≤1.5%，C0.03-0.1%，Mn≤0.5%，Si≤0.25%，Co10-15%，Cu50.15%，Mo8.0-10.0%，Ti0.1-0.8%，Al0.3-2.0%，P<0.012%，S<0.008%，B>0.002-<0.008%，Nb>0-2%，N≤0.015%，Mg？？≤0.05%，Ca？≤0.01%，V≤1.0%，Ni余量以及冶炼引起的杂质。

Description

镍-铬-钴-钼合金

本发明涉及具有出色的强度和蠕变性质以及对高温腐蚀的非凡稳定性的镍-铬-钴-钼合金。

EP2039789A1公开了用于蒸汽机的涡轮转子的镍基合金，其包含：C0.01至0.15%，Cr18至28%，Co10至15%，Mo8至12%，Al1.5至2%，Ti0.1至0.6%，B0.001至0.006%，Ta0.01至0.7%，余量的镍和不可避免的杂质。该组合物应当在保持锻造性质的同时，具有提高的机械强度。

由EP0358211B1或EP2204462A1已知具有特别的碳化物形态的镍-铬-钼-钴合金，所述形态赋予合金在升高的温度下更佳的耐劳强度。所述合金的组成为（以重量%表示）：15至30%的铬，6至12%的钼，5至20%的钴，0.5至3%的铝，多达5%的钛，0.04至0.15%的碳，多达0.02%的硼，多达0.5%的锆，多达5%的钨，多达2.5%的铌或钽，多达5%的铁，多达0.2%的稀土金属，多达0.1%的氮，多达1%的铜，多达0.015%的硫，多达0.03%的磷和多达0.2%的镁或钙，余量为除了杂质以外的镍。

虽然所述合金可以含有多达2.5%的Nb或Ta，但是这些元素不利地影响循环氧化的稳定性，这在存在铬和铝的同时产生特别强烈的效果。

出版物“MaterialandCorrosion2008,59,Nr.7”第484页至590页引用了报告“ParametersgoverningthereductionofoxidelayersonInconel617inimpureVHTRHEatmosphere(ChapovaloffJetal)”。在该报告的表1中材料Inconel617由以下组成构成：Cr21.56%,Co12%，Mo9.21%；Fe0.95%，Mn0.10%，Ti0.41%，Al1.01%，C0.06%，Cu0.07%，Si0.15%，B0.002%，余量Ni。

2005年1月的ThyssenKruppVDMGmbH的数据页“Nicrofer5520Co-Alloy617”在第1至12页引用了所述的材料，其具有以下的组成：

Cr20-24%

Fe最大3%

C0.05至0.15%

Mn最大1%

Si最大1%

Co10至15%

Cu最大0.5%

Mo8至10%

Ti最大0.6%

Al0.8至1.5%

P最大0.012%

S最大0.015%

B最大0.006%

Ni余量

数十年来在实践中使用这类合金并且其以“合金617”的名称为人们熟知。已证实，由这类合金制造的零部件在550至850℃的温度范围内具有一定的应力裂纹的倾向。这尤其出现在厚壁部件的焊接连接上。对此的原因是与碳化物沉积有关的内应力。这可以起初通过在约1,000℃的数小时热处理来消除，其中这类热处理在少数情况下不能或仅能在很大困难下进行。

本发明的目的在于，通过单独的合金元素的有针对性的改性如此改进这样的已知并且还经受过考验的合金，使得不再产生所指出的缺陷。

该目的通过镍-铬-钴-钼合金得以解决，所述合金由以下组成（以重量%表示）：

Cr21-23%

Fe0.05-1.5%

C0.03-0.08%

Mn≤0.5%

Si≤0.25%

Co11-13%

Cu≤0.15%

Mo8.0-10.0%

Ti0.3-0.5%

Al0.8-1.3%

P<0.012%

S<0.008%

B>0.002-<0.008%

Nb>0-1%

N≤0.015%

Mg≤0.05%

Ca≤0.01%

V0.005-≤0.6%

可选地W含量在0.02-最大2%。

Ni余量

以及冶炼引起的杂质,

以管材、板材、线材、棒、带材或铸件的形式，其中所述合金符合下式：

X3=5-50，其中，

$X3=100*\frac{X1}{X2}$

并且X1=C+5N

并且X2=0.5Ti+Nb+0.5V。

优选的合金组成如以下所述（以重量%表示）：

Cr21-23%

Fe0.05-1.5%

C0.05-0.08%

Mn≤0.5%

Si≤0.25%

Co11-13%

Cu≤0.15%

Mo8.0-10.0%

Ti0.3-0.5%

Al0.8-1.3%

P<0.012%

S<0.008%

B>0.002-0.006%

Nb>0-1%

N≤0.015%

Mg≤0.025%

Ca≤0.01%

V0.005-≤0.6%

Ni余量

以及冶炼引起的杂质。

特别有利的是如下调整B的含量：

B0.002-0.005%。

Mn含量有利地为≤0.3%。需要的话，作为另外的元素，所述合金可以以介于0.02和2%之间的含量含有W。

另外有利的是，将根据本发明的合金中的钒含量调整为0.005至≤0.6%。

令人惊讶地证明，通过有针对性地加入合金元素Nb和/或V以及B，可以抑制铬碳化物系列的沉积。由此显著地减少在进行焊接时形成应力裂纹的倾向。

根据本发明的合金符合下式：

X3=5-50，其中，

$X3=100*\frac{X1}{X2}$

并且X1=C+5N

并且X2=0.5Ti+Nb+0.5V。

需要的话，为了提高韧性和为了消除应力，可以使根据本发明的合金经历介于800和1,000℃之间的温度范围，优选980℃的升温处理。在此，碳化物的含量应有利地为>0.9%。通过有针对性地调整尤其是Nb、V和B的含量，现在可以没有困难地进行这类升温处理。

由本发明的主题提供了用于介于500和1,200℃之间的工作温度的耐高温合金。

根据本发明的合金既可以以管材、板材、线材、棒、锻件或铸件和带材的形式使用，也可以用于焊接结构。优选的应用领域是汽轮机、炉建造和发电厂建造、石油化学工业以及核能技术领域。

在表1中对比了归入现有技术的合金和5种根据本发明的变型V1至V5。

表1

在表2中对比了归入现有技术的合金和五种根据本发明的变型V1至V5的碳化物溶解行为。

变型				Lsg-退火温度	Solvus
							Nb	V	Mo	主碳化物M6C	Cr碳化物
	重量%	重量%	重量%	℃	℃
						现有技术	0	0	8-10	1250-1290	990-1000
V1	0.55	＜0.01	8.4	1237	1096
						V2	0.5	0.18	8.4	1207	1153
V3	＜0.01	0.18	8.4	1228	1133
						V4	＜0.01	0.6	8.4	1214	1182
V5	＜0.01	＜0.01	9.5	1290	839

表2

在表3中对比了归入现有技术的合金和5种根据本发明的变型V1至V5的韧性（在700℃，SSRT-试验）。

变量	注释	收缩(Z)	拉伸(A)
						℃	℃
现有技术	无硼	7.5	5
				V1		14	8.5
V2		11	8.5
				V3		21	24
V4		42	21
				V5		20	10

表3

Claims (11)

1.镍-铬-钴-钼合金，所述合金由以下组成，以重量％表示，

可选地W含量在0.02-最大2％。

Ni余量

以及冶炼引起的杂质,

以管材、板材、线材、棒、带材或铸件的形式，其中所述合金符合下式：

X3＝5-50，其中，

$X3=100*\frac{X1}{X2}$

并且X1＝C+5N

并且X2＝0.5Ti+Nb+0.5V。

2.根据权利要求1的合金，其具有，以重量％表示，

B>0.002-<0.005％。

3.根据权利要求1或2的合金，其具有，以重量％表示，

Mn≤0.3％。

4.根据权利要求1至3中任一项的合金，其中碳化物的份额为>0.9％。

5.根据权利要求1至4中任一项的合金作为用于气轮机和蒸汽轮机中的部件的锻件的用途。

6.根据权利要求1至4中任一项的合金作为用于气轮机和蒸汽轮机的焊接结构的用途。

7.根据权利要求1至4中任一项的合金作为用于能源技术的发电厂的容器零部件的用途。

8.根据权利要求1至4中任一项的合金在炉建造和发电厂建造中的用途。

9.根据权利要求1至4中任一项的合金在石油化学工业中以及在核能技术领域中的应用。

10.根据权利要求1至4中任一项的合金作为用于气轮机和蒸汽轮机的以及在炉建造和发电厂建造中的铸件的用途。

11.根据权利要求10的用途，作为离心机铸造零部件。