CN112176223B - 镍基合金线材性能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镍基合金线材性能控制方法，包括镍基合金线材制备步骤，采用真空感应冶炼+电渣重熔或者真空感应冶炼+真空自耗工艺将镍基合金原料冶炼成铸锭，通过铸锭锻造和线材轧制工艺制得镍基合金线材，镍基合金线材性能控制方法还包括固溶热处理步骤，按照参考值＝[(吐丝温度2)/(吐丝速度0.5)]0.5计算所得的数值确定固溶热处理步骤中的热处理温度和保温时间，当参考值大于410时，固溶温度控制为1080～1100℃，保温时间控制为30～40min；当参考值小于等于410时，固溶温度控制为1160～1180℃，保温时间控制为30～40min。利用本发明的方法，可以合理地选择镍基合金线材固溶热处理参数，有效提升了镍基合金线材的力学性能。

Description

镍基合金线材性能控制方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种镍基合金线材性能控制方法。
背景技术
镍基合金具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化和耐腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用可靠性，广泛应用于石油化工、能源、机械、环保等行业。目前我国对高端镍基合金线材的需求有逐年递增趋势，但是基本依靠进口。与之相比，国内虽然可以供应少量小卷重产品，但是表面缺陷多，稳定性差，成分不稳定，力学性能差，后期拉拔丝材时经常出现断丝、表面显微裂纹等缺陷，只能用于非关键部位。因此，如何提升镍基合金线材的综合力学性能，从而实现丝材稳定拉拔生产是目前存在的主要难题。
发明内容
本发明旨在提供一种镍基合金线材性能控制方法，以有效提升镍基合金线材的综合力学性能。
本发明的镍基合金线材性能控制方法包括镍基合金线材制备步骤，在所述镍基合金线材制备步骤中，选用成分范围为C≤0.10％，Si≤0.50％，Mn≤0.50％，P≤0.02％，S≤0.015％，Cr：20.00～23.00％，Ni≥58.00％，Mo：8.00～10.00％，Nb+Ta：3.00～4.20％，Co≤1.00％，Al≤0.40％，Ti≤0.40％，Cu≤0.50％，Fe≤5.00％的镍基合金作为原料，采用真空感应冶炼+电渣重熔或者真空感应冶炼+真空自耗工艺将镍基合金原料冶炼成铸锭，通过铸锭锻造和线材轧制工艺制得镍基合金线材；所述镍基合金线材性能控制方法还包括对镍基合金线材进行固溶热处理以对镍基合金线材的力学性能进行调整的固溶热处理步骤，其中，按照以下公式计算所得的数值确定所述固溶热处理步骤中的热处理温度和保温时间：
参考值＝[(吐丝温度2)/(吐丝速度0.5)]0.5，其中吐丝温度的单位为℃，吐丝速度的单位为m/s，
当参考值大于410时，所述固溶热处理步骤中的固溶温度控制为1080～1100℃，保温时间控制为30～40min，出炉快速水冷；
当参考值小于等于410时，所述固溶热处理步骤中的固溶温度控制为1160～1180℃，保温时间控制为30～40min，出炉快速水冷。
优选地，在上述镍基合金线材性能控制方法中，所述镍基合金为N06625。
作为一种具体实施方式，在上述镍基合金线材性能控制方法中，在将镍基合金原料冶炼成铸锭的过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C＝0.006％，Si＝0.02％，Mn＝0.05％，P＝0.005％，S＝0.0007％，Cr＝22.12％，Mo＝8.81％，Nb+Ta＝3.56％，Co＝0.02％，Al＝0.13％，Ti＝0.17％，Cu＝0.02％，Fe＝0.01％，以及余量的Ni；在线材轧制中，吐丝速度为35m/s，吐丝温度为1050℃；在固溶热处理步骤中，固溶温度为1080℃，保温时间为35min。
作为一种具体实施方式，在上述镍基合金线材性能控制方法中，在将镍基合金原料冶炼成铸锭的过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C＝0.006％，Si＝0.02％，Mn＝0.05％，P＝0.005％，S＝0.0007％，Cr＝22.12％，Mo＝8.81％，Nb+Ta＝3.56％，Co＝0.02％，Al＝0.13％，Ti＝0.17％，Cu＝0.02％，Fe＝0.01％，以及余量的Ni；在线材轧制中，吐丝速度为36m/s，吐丝温度为990℃；在固溶热处理步骤中，固溶温度为1160℃，保温时间为35min。
作为一种具体实施方式，在上述镍基合金线材性能控制方法中，在将镍基合金原料冶炼成铸锭的过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C＝0.006％，Si＝0.02％，Mn＝0.05％，P＝0.005％，S＝0.0007％，Cr＝22.12％，Mo＝8.81％，Nb+Ta＝3.56％，Co＝0.02％，Al＝0.13％，Ti＝0.17％，Cu＝0.02％，Fe＝0.01％，以及余量的Ni；在线材轧制中，吐丝速度为35m/s，吐丝温度为1090℃；在固溶热处理步骤中，固溶温度为1080℃，保温时间为35min。
利用本发明的镍基合金线材性能控制方法，可以合理地选择镍基合金线材固溶热处理参数，避免由于轧制工艺性波动所导致的进行热处理时镍基合金线材出现的混晶、硬度高、塑性差等缺陷，使热处理后的镍基合金线材伸长率≥60％，面缩率≥60％，由此有效提升了镍基合金线材的力学性能，可以稳定实现后期的丝材拉拔生产。
具体实施方式
本发明的镍基合金线材性能控制方法包括镍基合金线材制备步骤，在镍基合金线材制备步骤中，选用成分范围为C≤0.10％，Si≤0.50％，Mn≤0.50％，P≤0.02％，S≤0.015％，Cr：20.00～23.00％，Ni≥58.00％，Mo：8.00～10.00％，Nb+Ta：3.00～4.20％，Co≤1.00％，Al≤0.40％，Ti≤0.40％，Cu≤0.50％，Fe≤5.00％的镍基合金作为原料，采用真空感应冶炼+电渣重熔(VIM+ESR)或者真空感应冶炼+真空自耗(VIM+VAR)工艺将镍基合金原料冶炼成铸锭，通过铸锭锻造和线材轧制工艺制得镍基合金线材，所述镍基合金线材性能控制方法还包括固溶热处理步骤，以对镍基合金线材的力学性能进行调整，其中，按照以下公式计算所得的数值确定固溶热处理步骤中的热处理温度和保温时间：
参考值＝[(吐丝温度2)/(吐丝速度0.5)]0.5，其中吐丝温度的单位为℃，吐丝速度的单位为m/s，
当参考值大于410时，固溶热处理步骤中的固溶温度控制为1080～1100℃，保温时间控制为30～40min，出炉快速水冷；
当参考值小于等于410时，固溶热处理步骤中的固溶温度控制为1160～1180℃，保温时间控制为30～40min，出炉快速水冷。
为使本发明的上述技术方案更加清楚，下面将结合本发明的具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的具体实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的以下实施例1至实施例3中，所使用的原料为镍基合金N06625，其按照GB/T 15620的成分范围为：C≤0.10％，Si≤0.50％，Mn≤0.50％，P≤0.02％，S≤0.015％，Cr：20.00～23.00％，Ni≥58.00％，Mo：8.00～10.00％，Nb+Ta：3.00～4.20％，Co≤1.00％，Al≤0.40％，Ti≤0.40％，Cu≤0.50％，Fe≤5.00％。
实施例1
采用VIM+ESR工艺将镍基合金原料冶炼成铸锭，冶炼过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C＝0.006％，Si＝0.02％，Mn＝0.05％，P＝0.005％，S＝0.0007％，Cr＝22.12％，Mo＝8.81％，Nb+Ta＝3.56％，Co＝0.02％，Al＝0.13％，Ti＝0.17％，Cu＝0.02％，Fe＝0.01％，以及余量的Ni。
线材轧制中，吐丝速度为35m/s，吐丝温度为1050℃，按照参考值＝[(吐丝温度2)/(吐丝速度0.5)]0.5计算参考值的数值为[(10502)/(350.5)]0.5＝431，固溶热处理步骤中，固溶温度为1080℃，保温时间为35min，出炉水冷。
利用实施例1的镍基合金线材性能控制方法，最终成品镍基合金线材的伸长率实测为67％，面缩率实测为69％。
实施例2
采用VIM+ESR工艺将镍基合金原料冶炼成铸锭，冶炼过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C＝0.006％，Si＝0.02％，Mn＝0.05％，P＝0.005％，S＝0.0007％，Cr＝22.12％，Mo＝8.81％，Nb+Ta＝3.56％，Co＝0.02％，Al＝0.13％，Ti＝0.17％，Cu＝0.02％，Fe＝0.01％，以及余量的Ni。
线材轧制中，吐丝速度为36m/s，吐丝温度为990℃，按照参考值＝[(吐丝温度2)/(吐丝速度0.5)]0.5计算参考值的数值为[(9902)/(360.5)]0.5＝404，固溶热处理步骤中，固溶温度为1160℃，保温时间为35min，出炉水冷。
利用实施例2的镍基合金线材性能控制方法，最终成品镍基合金线材的伸长率实测为69％，面缩率实测为71％。
实施例3
采用VIM+ESR工艺将镍基合金原料冶炼成铸锭，冶炼过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C＝0.006％，Si＝0.02％，Mn＝0.05％，P＝0.005％，S＝0.0007％，Cr＝22.12％，Mo＝8.81％，Nb+Ta＝3.56％，Co＝0.02％，Al＝0.13％，Ti＝0.17％，Cu＝0.02％，Fe＝0.01％，以及余量的Ni。
线材轧制中，吐丝速度为35m/s，吐丝温度为1090℃，按照参考值＝[(吐丝温度2)/(吐丝速度0.5)]0.5计算参考值的数值为[(10902)/(350.5)]0.5＝448，固溶热处理步骤中，固溶温度为1080℃，保温时间为35min，出炉水冷。
利用实施例3的镍基合金线材性能控制方法，最终成品镍基合金线材的伸长率实测为68％，面缩率实测为70％。
利用本发明的镍基合金线材性能控制方法，可以合理地选择镍基合金线材固溶热处理参数，避免由于轧制工艺性波动所导致的进行热处理时镍基合金线材出现的混晶、硬度高、塑性差等缺陷，使热处理后的镍基合金线材伸长率≥60％，面缩率≥60％，由此有效提升了镍基合金线材的力学性能，可以稳定实现后期的丝材拉拔生产。
需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (4)

1.一种镍基合金线材性能控制方法，包括镍基合金线材制备步骤，在所述镍基合金线材制备步骤中，选用成分范围为C≤0.10%，Si≤0.50%，Mn≤0.50%，P≤0.02%，S≤0.015%，Cr：20.00~23.00%，Ni≥58.00%，Mo：8.00~10.00%，Nb+Ta：3.00~4.20%，Co≤1.00%，Al≤0.40%，Ti≤0.40%，Cu≤0.50%，Fe≤5.00%的镍基合金作为原料，采用真空感应冶炼+电渣重熔或者真空感应冶炼+真空自耗工艺将镍基合金原料冶炼成铸锭，通过铸锭锻造和线材轧制工艺制得镍基合金线材，其特征在于，所述镍基合金线材性能控制方法还包括对镍基合金线材进行固溶热处理以对镍基合金线材的力学性能进行调整的固溶热处理步骤，其中，按照以下公式计算所得的数值确定所述固溶热处理步骤中的热处理温度和保温时间：
参考值=[(吐丝温度2)/(吐丝速度0.5)]0.5，其中吐丝温度的单位为℃，吐丝速度的单位为m/s，
当参考值大于410时，所述固溶热处理步骤中的固溶温度控制为1080~1100℃，保温时间控制为30~40min，出炉快速水冷；
当参考值小于等于410时，所述固溶热处理步骤中的固溶温度控制为1160~1180℃，保温时间控制为30~40min，出炉快速水冷。
2.根据权利要求1所述的镍基合金线材性能控制方法，其特征在于，在将镍基合金原料冶炼成铸锭的过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C=0.006%，Si=0.02%，Mn=0.05%，P=0.005%，S=0.0007%，Cr=22.12%，Mo=8.81%，Nb+Ta=3.56%，Co=0.02%，Al=0.13%，Ti=0.17%，Cu=0.02%，Fe=0.01%，以及余量的Ni；在线材轧制中，吐丝速度为35m/s，吐丝温度为1050℃；在固溶热处理步骤中，固溶温度为1080℃，保温时间为35min。
3.根据权利要求1所述的镍基合金线材性能控制方法，其特征在于，在将镍基合金原料冶炼成铸锭的过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C=0.006%，Si=0.02%，Mn=0.05%，P=0.005%，S=0.0007%，Cr=22.12%，Mo=8.81%，Nb+Ta=3.56%，Co=0.02%，Al=0.13%，Ti=0.17%，Cu=0.02%，Fe=0.01%，以及余量的Ni；在线材轧制中，吐丝速度为36m/s，吐丝温度为990℃；在固溶热处理步骤中，固溶温度为1160℃，保温时间为35min。
4.根据权利要求1所述的镍基合金线材性能控制方法，其特征在于，在将镍基合金原料冶炼成铸锭的过程中将镍基合金原料中元素的含量控制为：C=0.006%，Si=0.02%，Mn=0.05%，P=0.005%，S=0.0007%，Cr=22.12%，Mo=8.81%，Nb+Ta=3.56%，Co=0.02%，Al=0.13%，Ti=0.17%，Cu=0.02%，Fe=0.01%，以及余量的Ni；在线材轧制中，吐丝速度为35m/s，吐丝温度为1090℃；在固溶热处理步骤中，固溶温度为1080℃，保温时间为35min。
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