CN106676331B - 一种耐高温高弹镍铬合金带材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温高弹镍铬合金带材,其各个组分的重量比为:C:0.02~0.10%,B:0.003~0.008%,Al:1.3~1.7%,Ti:1.9~2.3%,Cr:19.0~21.0%,Mo:8.0~9.0%,Co:9.0~11.0%,其余为Ni。本发明还提供了一种耐高温高弹镍铬合金带材制备方法,其生产工序为:配料→真空感应熔炼→真空自耗冶炼→均匀化→开坯→热锻→热轧→固溶处理→酸洗→冷轧→成品退火→包装。本发明制备工艺简单,操作方便,成本低,可有效改善带材组织均匀性,并可显著提高带材的力学性能、使用温度和寿命,克服了现有技术中的不足,具有广阔的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域,尤其涉及一种耐高温高弹镍铬合金带材及其制备方法。
背景技术
金属波纹管因既有弹性特性,又具有耐压、密封、耐腐蚀、耐温度等多种性能,已成为船舶、汽车、电力、石油化工、机械、仪表等工业领域中常用的核心元件。波纹管服役过程中通常承受复杂的外力和较高的应力,而且工作温度高,工作介质有较强的腐蚀性。因此,用于制作波纹管的材料必须具有一定的耐温性、高的抗拉强度和塑性以及稳定的弹性性能。
波纹管一般采用厚度极薄的材料焊接制成。当使用温度低于450℃且介质成分单一时,一般采用18-8型奥氏体不锈钢波纹管可满足使用要求。当使用温度低于600℃时,可选用316L不锈钢制作波纹管。但当温度高于600℃时,316L不锈钢已无法满足使用要求。在温度高于600℃或介质中含有一定硫化物的严苛工况环境下,国外大多选用Fe-Ni耐蚀合金(Incoloy 800、825)、固溶强化型镍基高温合金(Inconel 600、625)和沉淀硬化型高温合金(Inconel 718,国内牌号为GH4169)。然而Inconel 625和Inconel 718合金作为波纹管材料用于含有腐蚀介质的环境温度中时,其使用温度也不得超过650℃。
发明内容
鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种耐高温高弹镍铬金带材及其制备方法,以解决现有现有合金带材用于650℃以上严苛服役环境中的波纹管时,耐温性差无法保证可靠密封的技术问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
通过调整耐高温高弹镍铬合金带材中性能关键影响元素含量,并优化均匀化制度、热轧制度、带材冷轧制度以及中间退火和成品退火制度,改善带材组织,提高带材耐温性。
一种耐高温高弹镍铬合金带材,各组分的重量比为:C:0.02~0.10%,B:0.003~0.008%,Al:1.3~1.7%,Ti:1.9~2.3%,Cr:19.0~21.0%,Mo:8.0~9.0%,Co:9.0~11.0%,其余为Ni。
进一步地,各组分的重量比为:C:0.04~0.06%,B:0.004~0.005%,Al:1.35~1.45%,Ti:1.95~2.05%,Cr:19.6~20.0%,Mo:8.1~8.4%,Co:9.2~9.9%,其余为Ni。
进一步地,各组分的重量比为:C:0.07~0.09%,B:0.006~0.007%,Al:1.55~1.65%,Ti:2.15~2.25%,Cr:20.4~20.9%,Mo:8.6~8.9%,Co:10.6~10.8%,其余为Ni。
本发明还提供一种制备所述耐高温高弹镍铬合金带材的方法,其生产工序主要包括配料→真空感应熔炼→真空自耗冶炼→均匀化→开坯→热锻→热轧→固溶处理→酸洗→冷轧→成品退火→包装。
进一步地,所述均匀化工序中,采用双级均热方式,在840~860℃保温2~4h后,以50~60℃/h的升温速率升至1180~1210℃,保温24~36h。
进一步地,所述热轧工序中,加热温度为1150~1170℃,终轧温度为1000~1030℃,热轧板厚度为3.0~4.0mm,宽度为300~500mm。
进一步地,所述冷轧工序包括冷轧和中间退火,每两次冷轧中间进行一次中间退火,直至厚度达到要求,每火次冷轧变形量≥30%,道次变形量为12~25%,中间退火温度为1050~1100℃,采用惰性气体保护退火。进一步地,所述成品退火工序中,成品退火温度为1080~1130℃,采用惰性气体保护退火。
采用惰性气体保护退火,能够保证带材表面不会发生氧化。
更进一步地,所述耐高温高弹镍铬合金带材的成品厚度为0.3~0.8mm,宽度为300~500mm。
本发明有益效果如下:
本发明提供一种耐高温高弹镍铬合金带材及其制备方法,通过调整固溶强化元素Cr和Mo及沉淀强化元素Al和Ti等性能关键影响元素含量,并优化均匀化制度、热轧制度、带材冷轧制度以及中间退火和成品退火制度,可以较好的改善带材组织,从而有效提高带材耐温性。通过本方法生产的厚度为0.3~0.8mm耐高温高弹镍铬合金带材的晶粒度为5.0~7.0级,固溶+时效态带材室温抗拉强度为1200~1280MPa,延伸率为25~30%,在850℃条件下抗拉强度为750~800MPa,延伸率为25~30%,可用于温度不超过850℃的严苛工况环境下的金属波纹管制造。本发明制备工艺简单,操作方便,成本低,可有效改善带材组织均匀性,并可显著提高带材的力学性能、使用温度和寿命,克服了现有技术中的不足,具有广阔的工业应用前景。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。
图1是实施例1的带材冷拉态晶粒组织图。
图2是实施例2的带材冷拉态晶粒组织图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例1
耐高温高弹镍铬合金带材的生产工序为:配料→真空感应熔炼→真空自耗冶炼→均匀化→开坯→热锻→热轧→固溶处理→酸洗→冷轧→成品退火→包装。
配料工序中,耐高温高弹镍铬合金带材各个组分的重量比为:C:0.03%,B:0.005%,Al:1.5%,Ti:2.0%,Cr:19.5%,Mo:8.5%,Co:10.0%,其余为Ni。
均匀化工序中,采用双级均热方式,在850℃保温3h后,以55℃/h的升温速率升至1180℃,保温30h。
热锻工序中,开锻温度为1150℃,终锻温度为1030℃。
热轧工序中,加热温度为1160℃,终轧温度为1000℃,热轧板厚度为3.0mm,宽度为350mm。
固溶处理工序中,热轧板加热温度为1135℃,保温1h。
酸洗工序中,将固溶后热轧板浸入硫酸、硝酸、盐酸等组成的混合酸液中2分钟,以除去氧化皮层等杂质。
冷轧工序中经不同道次变形后带材的厚度δ为:第一火次(δ3.5→δ2.8→δ2.3→δ2.0)mm→中间退火→第二火次(δ1.6→δ1.3→δ1.1)mm→中间退火→第三火次(δ0.93→δ0.80→δ0.70)mm。道次变形量依次为20.0%,17.9%,13.0%,20.0%,18.8%,15.4%,15.5%,14.0%,12.5%,火次变形量依次为43%,45%,36%,中间退火温度为1060℃,采用惰性气体保护退火,保证带材表面不会发生氧化。
成品退火工序中,成品退火温度为1080℃,采用惰性气体保护退火,带材表面不会发生氧化。
最终获得的耐高温高弹镍铬合金带材成品厚度为0.7mm,宽度为400mm。
通过本实施例生产的0.7mm厚度耐高温高弹镍铬合金带材的晶粒度为5.5级,固溶+时效态带材室温抗拉强度为1210MPa,延伸率为26%,850℃抗拉强度为760MPa,延伸率为26%,可用于温度不超过850℃的严苛工况环境下的金属波纹管制造。
实施例2
耐高温高弹镍铬合金带材的生产工序为:配料→真空感应熔炼→真空自耗冶炼→均匀化→开坯→热锻→热轧→固溶处理→酸洗→冷轧→成品退火→包装。
配料工序中,耐高温高弹镍铬合金带材各个组分的重量比为:C:0.03%,B:0.006%,Al:1.6%,Ti:2.1%,Cr:20.5%,Mo:8.8%,Co:10.5%,其余为Ni。
均匀化工序中,采用双级均热方式,在860℃保温3后,以50℃/h的升温速率升至1200℃,保温30h。
热锻工序中,开锻温度为1150℃,终锻温度为1030℃。
热轧工序中,加热温度为1165℃,终轧温度为1010℃,热轧板厚度为3.5mm,宽度为380mm。
固溶处理工序中,热轧板加热温度为1135℃,保温1h。
酸洗工序中,将固溶后热轧板浸入硫酸、硝酸、盐酸等组成的混合酸液中2分钟,以除去氧化皮层等杂质。
冷轧工序中经不同道次变形后带材的厚度δ为:第一火次(δ3.0→δ2.3→δ1.8→δ1.5)mm→中间退火→第二火次(δ1.2→δ0.97→δ0.8→δ0.68)mm→中间退火→第三火次(δ0.55→δ0.45→δ0.38→δ0.33)mm。道次变形量依次为23.3%,21.7%,16.7%,20.0%,19.2%,17.5%,15.0%,19.1%,18.2%,15.6%,13.2%,火次变形量依次为50%,55%,51%。中间退火温度为1080℃,采用惰性气体保护退火,带材表面不会发生氧化。
成品退火工序中,成品退火温度为1100℃,采用惰性气体保护退火,带材表面不会发生氧化。
最终获得的耐高温高弹镍铬合金带材成品厚度为0.33mm,宽度为400mm。
通过本实施例生产的0.33mm厚度耐高温高弹镍铬合金带材的晶粒度为6.5级,固溶+时效态带材室温抗拉强度为1270MPa,延伸率为28%,850℃抗拉强度为780MPa,延伸率为27%,可用于温度不超过850℃的严苛工况环境下的金属波纹管制造。
综上所述,本发明实施例提供了一种耐高温高弹镍铬合金带材及其制备方法,通过调整Cr、Mo、Al、Ti等性能关键影响元素含量,并优化均匀化制度、热轧制度、带材冷轧制度以及中间退火和成品退火制度,可以较好的改善带材组织,从而有效提高带材耐温性。生产的耐高温高弹镍铬合金带材的晶粒度为5.0~7.0级,固溶+时效态带材室温抗拉强度为1200~1280MPa,延伸率为25~30%,在850℃条件下抗拉强度为750~800MPa,延伸率为25~30%,可用于温度不超过850℃的严苛工况环境下的金属波纹管制造。本发明制备工艺简单,操作方便,成本低,可有效改善带材组织均匀性,并可显著提高带材的力学性能、使用温度和寿命,克服了现有技术中的不足,具有广阔的工业应用前景。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种耐高温高弹镍铬合金带材,其特征在于:各组分的重量比为:C:0.04~0.06%,B:0.004~0.005%,Al:1.35~1.45%,Ti:1.95~2.05%,Cr:19.6~20.0%,Mo:8.1~8.4%,Co:9.2~9.9%,其余为Ni;
所述耐高温高弹镍铬合金带材的成品厚度为0.3~0.8mm;
所述耐高温高弹镍铬合金带材采用如下方法制得:配料→真空感应熔炼→真空自耗冶炼→均匀化→开坯→热锻→热轧→固溶处理→酸洗→冷轧→成品退火→包装;
所述均匀化工序中,采用双级均热方式,在840~860℃保温2~4h后,以50~60℃/h的升温速率升至1180~1210℃,保温24~36h;
所述热轧工序中,加热温度为1150~1170℃,终轧温度为1000~1030℃,热轧板厚度为3.0~4.0mm,宽度为300~500mm;
所述冷轧工序包括冷轧和中间退火,每两次冷轧中间进行一次中间退火,直至厚度达到要求,每火次冷轧变形量≥30%,道次变形量为12~25%,中间退火温度为1050~1100℃,采用惰性气体保护退火;
所述成品退火工序中,成品退火温度为1080~1130℃,采用惰性气体保护退火。
2.一种制备如权利要求1所述耐高温高弹镍铬合金带材的方法,其特征在于:所述方法主要包括配料→真空感应熔炼→真空自耗冶炼→均匀化→开坯→热锻→热轧→固溶处理→酸洗→冷轧→成品退火→包装;
所述均匀化工序中,采用双级均热方式,在840~860℃保温2~4h后,以50~60℃/h的升温速率升至1180~1210℃,保温24~36h;
所述热轧工序中,加热温度为1150~1170℃,终轧温度为1000~1030℃,热轧板厚度为3.0~4.0mm,宽度为300~500mm;
所述冷轧工序包括冷轧和中间退火,每两次冷轧中间进行一次中间退火,直至厚度达到要求,每火次冷轧变形量≥30%,道次变形量为12~25%,中间退火温度为1050~1100℃,采用惰性气体保护退火;
所述成品退火工序中,成品退火温度为1080~1130℃,采用惰性气体保护退火。
3.根据权利要求2所述制备耐高温高弹镍铬合金带材的方法,其特征在于:所述耐高温高弹镍铬合金带材的成品厚度为0.3~0.8mm,宽度为300~500mm。
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GR01 | Patent grant | ||
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