CN116219315A - 一种耐高温合金棒材及其制备工艺 - Google Patents

一种耐高温合金棒材及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐高温合金棒材及其制备工艺，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr25‑30％、Ni20‑23％、Mo0.3‑1％、Nb0.1‑0.7％、Al0.05‑0.35％、Mn0.2‑0.5％、稀土元素0.05‑0.08％、C0.001‑0.007％、Co0.3‑0.5％、W0.4‑1.3％，余量为Fe，该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过在制备原材料中加入钴、钨和钼，提高γ‘相的强度，γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb，因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度，通过加入少量的碳，可以提高本发明合金在超过700℃的环境下的工作强度，避免在此温度下强化效应降低，影响产品的使用寿命。

Description

一种耐高温合金棒材及其制备工艺
技术领域
本发明涉及耐热合金技术领域，尤其涉及一种耐高温合金棒材及其制备工艺。
背景技术
商用的耐热合金,如德国的1.4848(GX40CrNiSi25-20)以及美国的ASTMA351(HK40)两个牌号的合金，主要含25wt％左右的Cr和20wt％左右的Ni，它们具有一定的强度。但还是足以满足各行业的使用需求，因为有的耐热合金,耐蚀性强但是却延展性不好；有的耐热合金,含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，而综合性能好的不锈钢制造方法相对比较复杂，而且成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提供一种耐高温合金棒材及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供一种耐高温合金棒材，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr25-30％、Ni20-23％、Mo0.3-1％、Nb0.1-0.7％、Al0.05-0.35％、Mn0.2-0.5％、稀土元素0.05-0.08％、C0.001-0.007％、Co0.3-0.5％、W0.4-1.3％，余量为Fe。
优选地，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr25％、Ni20％、Mo0.3％、Nb0.1％、Al0.05％、Mn0.2％、稀土元素0.05％、C0.001％、Co0.3％、W0.4％，余量为Fe。
优选地，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr30％、Ni23％、Mo1％、Nb0.7％、Al0.35％、Mn0.5％、稀土元素0.08％、C0.007％、Co0.5％、W1.3％，余量为Fe。
优选地，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr27％、Ni21％、Mo0.6％、Nb0.3％、Al0.1％、Mn0.3％、稀土元素0.05％、C0.003％、Co0.3％、W0.9％，余量为Fe。
优选地，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr29％、Ni22％、Mo0.9％、Nb0.6％、Al0.25％、Mn0.35％、稀土元素0.07％、C0.006％、Co0.4％、W1.1％，余量为Fe。
一种耐高温合金棒材的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按上述元素配比配制合金，然后在真空感应炉中熔炼，熔炼末期出钢，把溶液浇注成合金电极；
(2)将步骤(1)中所得的合金电极进行电渣重熔
(3)将步骤(2)中所得的电渣锭进行真空自耗重熔，获得自耗锭，真空自耗重熔时，控制熔速为3.2～4.5Kg/min；
(4)将步骤(3)中所得的自耗锭在1100℃～1300℃范围内进行高温扩散均匀化退火，获得均匀化退火锭；
(5)将步骤(4)中所得的均匀化退火锭加热至1100℃～1260℃，保温3h，在快锻机上锻造成所需要的棒材；
(6)对步骤(5)中获得的棒材进行超声检测、探伤。
优选地，快锻机的锻造压力为4800-5000t。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1.该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过在制备原材料中加入钴、钨和钼，提高γ‘相的强度，γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb，因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度。
2.该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过加入少量的碳，可以提高本发明合金在超过700℃的环境下的工作强度，避免在此温度下强化效应降低，影响产品的使用寿命。
3该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过对各组成成分的比例设计调整，极大提高本发明合金在高温环境下的耐腐蚀性能、抗氧化性能和自身强度，同时也便于生产制备时的加工。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例1
本发明提供一种耐高温合金棒材，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr25％、Ni20％、Mo0.3％、Nb0.1％、Al0.05％、Mn0.2％、稀土元素0.05％、C0.001％、Co0.3％、W0.4％，余量为Fe，该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过在制备原材料中加入钴、钨和钼，提高γ‘相的强度，γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb，因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度；
通过加入少量的碳，可以提高本发明合金在超过700℃的环境下的工作强度，避免在此温度下强化效应降低，影响产品的使用寿命；
通过对各组成成分的比例设计调整，极大提高本发明合金在高温环境下的耐腐蚀性能、抗氧化性能和自身强度，同时也便于生产制备时的加工。
一种耐高温合金棒材的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按上述元素配比配制合金，然后在真空感应炉中熔炼，熔炼末期出钢，把溶液浇注成合金电极；
(2)将步骤(1)中所得的合金电极进行电渣重熔
(3)将步骤(2)中所得的电渣锭进行真空自耗重熔，获得自耗锭，真空自耗重熔时，控制熔速为3.2～4.5Kg/min；
(4)将步骤(3)中所得的自耗锭在1100℃～1300℃范围内进行高温扩散均匀化退火，获得均匀化退火锭；
(5)将步骤(4)中所得的均匀化退火锭加热至1100℃～1260℃，保温3h，在快锻机上锻造成所需要的棒材；
(6)对步骤(5)中获得的棒材进行超声检测、探伤。
优选地，快锻机的锻造压力为4800t。
实施例2
一种耐高温合金棒材，包括以下成分及各成分的重量百分比：优选地，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr30％、Ni23％、Mo1％、Nb0.7％、Al0.35％、Mn0.5％、稀土元素0.08％、C0.007％、Co0.5％、W1.3％，余量为Fe，该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过在制备原材料中加入钴、钨和钼，提高γ‘相的强度，γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb，因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度；
通过加入少量的碳，可以提高本发明合金在超过700℃的环境下的工作强度，避免在此温度下强化效应降低，影响产品的使用寿命；
通过对各组成成分的比例设计调整，极大提高本发明合金在高温环境下的耐腐蚀性能、抗氧化性能和自身强度，同时也便于生产制备时的加工。
一种耐高温合金棒材的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按上述元素配比配制合金，然后在真空感应炉中熔炼，熔炼末期出钢，把溶液浇注成合金电极；
(2)将步骤(1)中所得的合金电极进行电渣重熔
(3)将步骤(2)中所得的电渣锭进行真空自耗重熔，获得自耗锭，真空自耗重熔时，控制熔速为3.2～4.5Kg/min；
(4)将步骤(3)中所得的自耗锭在1100℃～1300℃范围内进行高温扩散均匀化退火，获得均匀化退火锭；
(5)将步骤(4)中所得的均匀化退火锭加热至1100℃～1260℃，保温3h，在快锻机上锻造成所需要的棒材；
(6)对步骤(5)中获得的棒材进行超声检测、探伤。
优选地，快锻机的锻造压力为4800t。
实施例3
一种耐高温合金棒材，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr27％、Ni21％、Mo0.6％、Nb0.3％、Al0.1％、Mn0.3％、稀土元素0.05％、C0.003％、Co0.3％、W0.9％，余量为Fe，该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过在制备原材料中加入钴、钨和钼，提高γ‘相的强度，γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb，因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度；
通过加入少量的碳，可以提高本发明合金在超过700℃的环境下的工作强度，避免在此温度下强化效应降低，影响产品的使用寿命；
通过对各组成成分的比例设计调整，极大提高本发明合金在高温环境下的耐腐蚀性能、抗氧化性能和自身强度，同时也便于生产制备时的加工。
一种耐高温合金棒材的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按上述元素配比配制合金，然后在真空感应炉中熔炼，熔炼末期出钢，把溶液浇注成合金电极；
(2)将步骤(1)中所得的合金电极进行电渣重熔
(3)将步骤(2)中所得的电渣锭进行真空自耗重熔，获得自耗锭，真空自耗重熔时，控制熔速为3.2～4.5Kg/min；
(4)将步骤(3)中所得的自耗锭在1100℃～1300℃范围内进行高温扩散均匀化退火，获得均匀化退火锭；
(5)将步骤(4)中所得的均匀化退火锭加热至1100℃～1260℃，保温3h，在快锻机上锻造成所需要的棒材；
(6)对步骤(5)中获得的棒材进行超声检测、探伤。
优选地，快锻机的锻造压力为4800t。
实施例4
一种耐高温合金棒材，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr29％、Ni22％、Mo0.9％、Nb0.6％、Al0.25％、Mn0.35％、稀土元素0.07％、C0.006％、Co0.4％、W1.1％，余量为Fe，该种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过在制备原材料中加入钴、钨和钼，提高γ‘相的强度，γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb，因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度；
通过加入少量的碳，可以提高本发明合金在超过700℃的环境下的工作强度，避免在此温度下强化效应降低，影响产品的使用寿命；
通过对各组成成分的比例设计调整，极大提高本发明合金在高温环境下的耐腐蚀性能、抗氧化性能和自身强度，同时也便于生产制备时的加工。
一种耐高温合金棒材的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按上述元素配比配制合金，然后在真空感应炉中熔炼，熔炼末期出钢，把溶液浇注成合金电极；
(2)将步骤(1)中所得的合金电极进行电渣重熔
(3)将步骤(2)中所得的电渣锭进行真空自耗重熔，获得自耗锭，真空自耗重熔时，控制熔速为3.2～4.5Kg/min；
(4)将步骤(3)中所得的自耗锭在1100℃～1300℃范围内进行高温扩散均匀化退火，获得均匀化退火锭；
(5)将步骤(4)中所得的均匀化退火锭加热至1100℃～1260℃，保温3h，在快锻机上锻造成所需要的棒材；
(6)对步骤(5)中获得的棒材进行超声检测、探伤。
优选地，快锻机的锻造压力为4800t。
一种耐高温合金棒材及其制备工艺，通过在制备原材料中加入钴、钨和钼，提高γ‘相的强度，γ"相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb，因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度，通过加入少量的碳，可以提高本发明合金在超过700℃的环境下的工作强度，避免在此温度下强化效应降低，影响产品的使用寿命，通过对各组成成分的比例设计调整，极大提高本发明合金在高温环境下的耐腐蚀性能、抗氧化性能和自身强度，同时也便于生产制备时的加工。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种耐高温合金棒材，其特征在于，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr25-30％、Ni20-23％、Mo0.3-1％、Nb0.1-0.7％、Al0.05-0.35％、Mn0.2-0.5％、稀土元素0.05-0.08％、C0.001-0.007％、Co0.3-0.5％、W0.4-1.3％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温合金棒材，其特征在于，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr25％、Ni20％、Mo0.3％、Nb0.1％、Al0.05％、Mn0.2％、稀土元素0.05％、C0.001％、Co0.3％、W0.4％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温合金棒材，其特征在于，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr30％、Ni23％、Mo1％、Nb0.7％、Al0.35％、Mn0.5％、稀土元素0.08％、C0.007％、Co0.5％、W1.3％，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温合金棒材，其特征在于，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr27％、Ni21％、Mo0.6％、Nb0.3％、Al0.1％、Mn0.3％、稀土元素0.05％、C0.003％、Co0.3％、W0.9％，余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温合金棒材，其特征在于，包括以下成分及各成分的重量百分比：Cr29％、Ni22％、Mo0.9％、Nb0.6％、Al0.25％、Mn0.35％、稀土元素0.07％、C0.006％、Co0.4％、W1.1％，余量为Fe。
6.一种耐高温合金棒材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按上述元素配比配制合金，然后在真空感应炉中熔炼，熔炼末期出钢，把溶液浇注成合金电极；
(2)将步骤(1)中所得的合金电极进行电渣重熔
(3)将步骤(2)中所得的电渣锭进行真空自耗重熔，获得自耗锭，真空自耗重熔时，控制熔速为3.2～4.5Kg/min；
(4)将步骤(3)中所得的自耗锭在1100℃～1300℃范围内进行高温扩散均匀化退火，获得均匀化退火锭；
(5)将步骤(4)中所得的均匀化退火锭加热至1100℃～1260℃，保温3h，在快锻机上锻造成所需要的棒材；
(6)对步骤(5)中获得的棒材进行超声检测、探伤。
7.根据权利要求6所述的一种耐高温合金棒材的制备工艺，其特征在于，快锻机的锻造压力为4800-5000t。
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