CN104233001A

CN104233001A - 一种uns n06625高温合金及其制备方法

Info

Publication number: CN104233001A
Application number: CN201310227199.7A
Authority: CN
Inventors: 叶兴良
Original assignee: SHANGHAI FENGQU SPECIAL ALLOY CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI FENGQU SPECIAL ALLOY CO Ltd
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-06-08
Also published as: CN104233001B

Abstract

本发明公开镍铬钼铌高温合金及其制备方法，其原料包含：铬20～23%，铁0～5%，钼8～10%，铌3.15～4.15%，锰0～0.5%，铝0.1～0.4%，钛0.1～0.4%，稀土金属0.1～0.2%，碳0.05～0.1%，硅0～0.5%，磷0～0.015%，及镍补足100%；稀土金属为铈，或者包括：铈50～60%、镧30～40%、镨0～5%和钕0～5%；该制备方法为：将除稀土金属、铝和钛以外的原料混合，于真空气氛下熔融；精炼，同时进行脱氧，脱氧过程中加入铝、钛和稀土金属；出钢，浇注。该制备方法成本低，操作简单，制得的镍铬钼铌高温合金中氧和硫含量极低，强度高，综合力学性能优异，抗氧化性能佳。

Description

一种UNS N06625高温合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及高温合金领域，尤其涉及一种镍铬钼高温合金及其制备方法。

背景技术

UNS N06625高温合金是一种对各种腐蚀介质都具有优良耐蚀性的低碳镍铬钼铌高温合金，典型的应用领域为造纸工业的蒸煮器和漂白池、烟气脱硫系统中的吸收塔、再加热器、烟气进口挡板、搅拌器导流板及烟道等高温、强腐蚀（即强氧化）承受高应力环境。该合金获得-196℃至450℃压力容器的TUV认证。目前，ASTM或者其他标准中对UNS N06625高温强度性能指标要求详见下表1。

但是，在各种器具的使用过程中，一旦发生高温氧化，将直接降低该合金的高温屈服强度，进而导致各种不利的后果。因此，UNS N06625高温合金的高温强度和高温抗氧化性能是该合金材料成功与否的关键，采用传统的制造方法，该高温合金的高温强度及高温抗氧化性能均未达到理想效果，因此也很大程度上制约了其的应用范围。如何降低UNS N06625高温合金中的氧和硫含量，提高其强度及综合力学性能，改善合金的抗氧化性能，从而获得性能优异的UNS N06625高温耐蚀合金是技术人员亟待研究的问题。

表1UNS N06625高温合金的高温性能要求

发明内容

本发明所解决的技术问题在于克服了现有生产方法所得的UNS N06625高温合金的高温强度及高温抗氧化性不高，综合性能不佳的缺陷，提供一种镍铬钼铌高温合金及其制备方法。本发明的镍铬钼铌高温合金中氧和硫含量极低，强度高，综合力学性能优异，抗氧化性能佳。本发明的制备方法成本低，操作简单，可利用现有的生产设备进行大规模工业化生产。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种镍铬钼铌高温合金的制备方法，其原料包含下述质量百分比的组分：铬20～23%，铁0～5%，钼8～10%，铌3.15～4.15%，锰0～0.5%，铝0.1～0.4%，钛0.1～0.4%，稀土金属0.1～0.2%，碳0.05～0.1%，硅0～0.5%，磷0～0.015%，以及镍补足至100%；其中，所述的稀土金属为铈，或者所述的稀土金属包括下述质量百分比的组分：铈50～60%、镧30～40%、镨0～5%和钕0～5%；

所述的制备方法，其包括下述步骤：

（1）将除所述稀土金属、所述铝和所述钛以外的所述原料混合，于真空气氛下熔融；

（2）精炼，同时进行脱氧，脱氧过程中加入所述的铝、所述的钛和所述的稀土金属；

（3）出钢，浇注，即得。

步骤（1）中，所述熔融的方法和条件为本领域常规的方法和条件。所述的熔融较佳地在真空感应炼炉内进行。所述熔融的温度较佳地为1530～1620℃。所述熔融的时间较佳地为2～3小时。

步骤（1）中，所述的真空气氛为本领域常规使用的真空气氛。所述真空气氛的真空度较佳地为1Pa以下。

步骤（2）中，所述精炼的方法和条件为本领域的常规方法和条件。所述精炼的温度较佳地为1550～1600℃。所述精炼的时间较佳地为35～50分钟。所述精炼的具体操作步骤优选按下述方式进行：每20分钟进行一次电磁搅拌，每次搅拌持续时间为1～3分钟。

步骤（2）中，所述脱氧的方法和条件为本领域常规的方法和条件。所述的脱氧过程依靠所述原料组分中的碳以及步骤（2）中添加的铝和钛来实现。本发明中，脱氧剂采用本发明的原料配方中的组分，因而不会影响高温合金的最终组成。按本领域常识，步骤（2）中，所述的铝和所述钛可以一次性添加或者分批多次添加。本发明中，步骤（2）中，所述铝和所述钛较佳地分2次加入。

步骤（2）中，所述的稀土金属在所述的脱氧过程中进行添加。本发明中，所述的稀土金属较佳地于最后一次添加所述铝和所述钛时进行添加。

步骤（3）中，所述出钢的方法和条件为本领域常规的方法和条件。所述出钢的温度较佳地为1560℃～1600℃。按本领域常识，所述出钢的气氛应当为惰性气氛。所述出钢的气氛较佳地为氩气气氛。

步骤（3）中，所述浇注的方法和条件为本领域常规的方法和条件。

本发明还提供了一种由上述制备方法所制得的镍铬钼铌高温合金。

本发明中，所述的镍铬钼铌高温合金的氧含量在16ppm以下，所述的镍铬钼铌高温合金的硫含量在50ppm以下。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的制备方法能充分发挥出稀土元素对高温合金性能的改善和提高作用，将镍铬钼铌高温合金的氧和硫含量控制在较低的水平，而且稀土作为微合金化元素，大大提高了合金的强度及综合力学性能，改善其抗氧化性能，从而大大改善了产品的质量；并且，本发明的制备方法成本低，操作简单。本发明的镍铬钼铌高温合金中氧和硫含量极低，强度高，综合力学性能优异，抗氧化性能佳。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

1、原料配方：

金属铬225kg，纯铁40kg，钼条95kg，铌块40kg，金属锰4kg，铝块4kg、钛板4kg，稀土金属1kg，光谱碳0.6kg和镍板586.4kg；其中，稀土金属为铈。

2、一种镍铬钼铌合金的制备方法，其包括下述步骤：

（1）在1吨感应炼钢炉内，将除稀土金属、铝块和钛板以外的原料于0.1Pa的真空气氛下熔融，熔融温度为1530℃，熔融的时间为3小时；

（2）于1560℃下精炼50分钟，精炼期间每隔20分钟进行一次电磁搅拌3分钟，同时进行脱氧，脱氧过程中分2次添加铝块和钛板，每次各2kg，在第2次添加铝块和钛板的同时加入稀土金属；

（3）于1590℃下在氩气保护下出钢，浇注，即得。

对所制得的镍铬钼铌合金的氧含量和硫含量进行检测，测得其氧含量和硫含量分别为15ppm和32ppm。

实施例2

1、原料配方：

金属铬205kg，纯铁10kg，钼条88kg，铌块32kg，金属锰2kg，铝块1kg、钛板3kg，稀土2kg，光谱碳0.3kg和镍板656.7kg；其中，稀土金属包括下述质量百分比的组分：镧33%、镨3.2%和钕4.5%，余量为铈。

2、一种镍铬钼铌合金的制备方法，其包括下述步骤：

（1）在1吨感应炼钢炉内，将除稀土金属、铝块和钛板以外的原料于0.1Pa的真空气氛下熔融，熔融温度为1620℃，熔融的时间为2小时；

（2）于1600℃下精炼35分钟，精炼期间每隔20分钟进行一次电磁搅拌1分钟，同时进行脱氧，脱氧过程中分2次添加铝块和钛板，每次铝块添加量为0.5kg，每次钛板添加量为1.5kg，在第2次添加铝块和钛板的同时加入稀土金属；

（3）于1560℃下在氩气保护下出钢，浇注，即得。

对所制得的镍铬钼铌高温合金进行氧含量和硫含量的测定，测得其氧含量为10ppm，硫含量为25ppm。

对比实施例1

1、原料配方：

金属铬230kg，纯铁50kg，钼条81kg，铌块37kg，金属锰0.5kg，铝块3kg、钛板1kg，稀土金属5kg，光谱碳0.6kg和镍板591.9kg。其中稀土金属包括下述质量百分比的组分：镧33%、镨3.2%和钕4.5%，余量为铈。

2、一种镍铬钼铌合金的制备方法，其包括下述步骤：

（1）在1吨感应炼钢炉内，将除稀土金属、铝块和钛板以外的原料于0.1Pa的真空气氛下熔融，熔融温度为1590℃，熔融的时间为2.5小时；

（2）于1585℃下精炼43分钟，精炼期间每隔20分钟进行一次电磁搅拌3分钟，同时进行脱氧，脱氧过程中1次性添加铝块和钛板，同时加入稀土金属；

（3）于1575℃下在氩气保护下出钢，浇注，即得。

对所制得的镍铬钼铌高温合金进行氧含量和硫含量的测定，测得其氧含量和硫含量分别为25ppm和40ppm。

效果实施例

对实施例1～2及对比实施例1的镍铬钼铌高温合金进行机械性能测定，性能检测方法按ASTM E8要求进行，结果如表2所示。

表2镍铬钼铌高温合金的机械性能

由表2可以看出，实施例1和2的镍铬钼铌高温合金具有很好的机械性能，在高温下的抗拉强度和屈服强度都高于各项行业标准，并且对于样品的延伸率和断面收缩率测试也表明，本发明的镍铬钼铌高温合金同时具有非常好的塑性，并没有因为强度的提高而降低其塑性。

从表2还可以看出，虽然对比实施例1加入了高含量的稀土元素，但是终产品的力学性能相比实施例1和2并未有所提高，然而该样品中的含氧量达到25ppm，其高温抗氧化性能不如本发明的镍铬钼铌高温合金。

Claims

1.一种镍铬钼铌高温合金的制备方法，其原料包含下述质量百分比的组分：铬20～23%，铁0～5%，钼8～10%，铌3.15～4.15%，锰0～0.5%，铝0.1～0.4%，钛0.1～0.4%，稀土金属0.1～0.2%，碳0.05～0.1%，硅0～0.5%，磷0～0.015%，以及镍补足至100%；其中，所述的稀土金属为铈，或者所述的稀土金属包括下述质量百分比的组分：铈50～60%、镧30～40%、镨0～5%和钕0～5%；

所述的制备方法，其包括下述步骤：

（3）出钢，浇注，即得。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的熔融在真空感应炼炉内进行；所述熔融的温度为1530～1620℃；所述熔融的时间为2～3小时。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述真空气氛的真空度为1Pa以下。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述精炼的温度为1550～1600℃；所述精炼的时间为35～50分钟。

5.如权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述精炼的具体操作步骤按下述方式进行：每20分钟进行一次电磁搅拌，每次搅拌持续时间为1～3分钟。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述铝和所述钛分2次加入。

7.如权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的稀土金属于最后一次添加所述铝和所述钛时进行添加。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述出钢的温度为1560℃～1600℃。

9.一种由权利要求1～8任一项所述制备方法所制得的镍铬钼铌高温合金。

10.如权利要求9所述的镍铬钼铌高温合金，其特征在于，所述的镍铬钼铌高温合金的氧含量在16ppm以下，所述的镍铬钼铌高温合金的硫含量在50ppm以下。