CN1851028A - 一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金 - Google Patents
一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种抗高温氧化及耐高温腐蚀的高温合金,合金化学成分的重量百分比为C≤0.08%、Si≤0.8%、Mn≤0.8%、Ni 40~50%、Cr 14~20%、Al 3.8~7.5%、Y≤0.3%、余量为Fe。本合金最高使用温度达1350℃,长期使用最高温度达1300℃,同时具有优异的高温抗氧化性能和一定的高温耐腐蚀性能、较高的高温强度,并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材的高温合金,应用于制作高温模具、高温夹具、高温抗氧化、高温耐腐蚀热电偶保护管等,克服了刚玉、二硅化钼管以及高温合金表面涂层等方法的缺点,解决了1200~1350℃这一温区测温用热电偶保护管材料问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金,特别涉及一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金。
背景技术
通常的高温合金是指在很高温度下使用的金属结构材料,它们具有一定的高温强度、高温疲劳强度、高温持久性能、高温抗蠕变性能、高温抗应力松弛能力,这种高温合金的性能要求偏重于高温综合性能、高温强度。它们出现于三十年代,其发展动力主要来源于航空发动机的需要,特别是四十年代末喷气发动机问世以来,对高温合金的需求日益增加,同时,其使用范围扩大。
在很多领域需要特殊用途的高温合金,如热电偶测温保护管、离心玻璃棉漏板等,此时需要高温合金具有特殊功能,首要选项是合金使用温度高、在使用温度下具有优异的抗氧化性能、耐腐蚀性能、耐磨耐冲刷性能等,高温强度已经不再是最主要的考虑因素(但仍然重要)。在此使用温度下,材料能够满足其基本的强度即可以使用,当然,高强度更好。
目前,冶金、机械、石油、化工、仪器仪表等行业在1200℃~1350℃的测温占相当比例,这些测温点工作环境恶劣,大多存在高温氧化、腐蚀、冲刷及冲击等现象,对热电偶保护管的要求很高,并且,随着技术的不断发展,这样的需求还不断提高。国内外较为成功的高温合金3YC52(中国)、Alloy 214(美国)、3и747(俄国)等能够在1200℃-1350℃使用、具有优异的抗高温氧化能力、具行较高的高温强度和良好的加工性能,基本能在含碳、硫、氯等高温氧化腐蚀气氛中短期使用,且克服了刚玉、二硅化钼管以及高温合金表面涂层等方法的缺点,解决了1200℃-1350℃这一温区测温用热电偶保护管材料问题。但是上述合金尽管已经十分优秀,仍然存在不足,主要表现在合金抗高温氧化性能仍有提高的余地、耐高温腐蚀性能不够、高温强度不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有合金存在的缺陷和不足,提供一种合金最高使用温度达1310℃,长期使用最高温度达1280℃,同时具有最优异的高温抗氧化性能和优异的高温耐腐蚀性能、高的高温强度的高温合金,并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材料。
为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
合金化学成分的重量百分比为:C≤0.08%、Si≤0.8%、Mn≤0.8%、Ni 35%~41%、Cr18%~28%、Al3.8%~6.0%、Co0.5%~3.0%、W0.5%~3.0%、Mo0.5%~3.0%、Zr≤0.3%、B≤0.1%、Y≤0.3%、余量为Fe。
合金采用真空感应熔炼,再经过电渣熔获得合金锭。合金热锻造温度为1160℃、保温时间为60分钟;热轧温度为1160℃、保温时间为45分钟。合金在冷加工过程中必须适时进行固溶处理以消除冷作硬化,固溶处理制度为保温温度1150℃、保温时间为30-45分钟、水冷。
合金使用状态一般为固溶态。如果需要较高的室温强度,应进行时效处理,时效处理制度为保温温度780℃、保温时间为180-240分钟、空冷。合金经过时效处理最高可以获得HRC40的硬度。
本发明的关键在于合余独特的化学成分。
本发明的合金与现有同类型最高性能合金相比,具有全新的化学成分。合金最高使用温度达1310℃,长期使用最高温度达1280℃,同时具有最优异的高温抗氧化性能和优异的高温耐腐蚀性能、高的高温强度,并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材。合金具有更优异的高温抗氧化性能,在空气介质中的静态工程氧化腐蚀速度R优于其它合金2.5倍:具有更优异的高温耐腐蚀性能,使用寿命延长20~100%:具有更高的高温强度、一定的耐磨耐冲刷性能,高温强度比其它合金高约20~25%。
本发明的合金特别适用于制作在1100~1310℃高温下使用的部件,如热电偶保护管、离心玻璃棉漏板等。同样,完全可以凭十分优异的综合性能在800-1100℃的中高温区间作为一般高温结构材料使用。
合金使用状态一般为固溶态。
本合金具有如下特点:
(1)合金的化学成分经过精心设计,既保证优异的高温抗氧化性能,又提高高温强度、高温耐腐蚀性能,还达到高的使用温度、能够进行冷热变形加工以生产出合金材。
(2)为确保优异的高温抗氧化性能和高温耐腐蚀性能,合金中加入适量的元素Al、Cr。
(3)为获得高的高温强度,合金中加入适量的Co、W、Mo作为强化元素。
(4)为确保合金的可加工性,合金必须保证足量的Ni,镍的加入还在于其本身良好的高温性能。
(5)其它微量元素起到辅助作用。
合金的使用温度:
合金的最高使用温度为1310℃,长期使用最高温度达到1280℃。
高温抗氧化性能:
合金在空气介质中的表态工程氧化腐蚀速度R为:
1200℃时,R≤0.038mm/a;
1250℃时,R≤0.04-0.056mm/a;
1300℃时,R≤0.065-0.08mm/a。
高温力学性能:合金的高温力学性能见表格2。
表格2合金的高温力学性能
测试温度℃ | 室温 | 800 | 1000 | 1200 | 1250 |
抗拉强度MPa | 918.8 | 349.4 | 129.5 | 35.6 | 28.3 |
屈服强度MPa | 308.4 | 46.8 | 77.1 | 23.4 | 8.4 |
熔点:合金的熔点为1334℃。
密度:合金的密度为7.68g/cm3
磁性能:合金无磁性。
弹性模量:合金的补天浴日弹性模最E为185000MPa。
平均线膨胀系数:合金的平均线膨胀系数见表格3。
表格3合金的平均线膨胀系数
测试温度℃ | 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 |
平均线膨胀系数αm×10-6/℃ | 13.57 | 14.27 | 14.75 | 15.10 | 14.87 |
本合金与现有同类型最高性能合金相比,具有很高的使用温度,最高使用温度为1310℃,长期使用最高温度达1280℃;具有更优异的高温抗氧化性能,本合金在空气介质中的静态工程氧化腐蚀速度R优于其它合金2-5倍;具有更优异的高温耐腐蚀性能,使用寿命延长20%-100%;具有更高的高温强度、一定的耐磨耐冲刷性能,高温强度比其它合金高约20%-25%。因为具有上述更优异的性能,本合金使用范围更广泛、使用寿命更长、使用经济性更好,并能够解决一些其它合金无法解决或解决不好的问题,从而促进相关行业的技术进步和产业发展,带动企业和地区的经济发展,其经济效益和社会效益是显著的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
实施例1:
按化学成分C:0.01%、Si:0.3%、Mn:0.5%、Ni:38%、Cr:23%、Al:4.8%、Co:2%、W:2%、Mo:2%、Zr:0.05%、B:0.005%、Y:0.08%、余量为Fe生产的合金锭,经热加工、冷加工成合金材,应用于制作热电偶保护管。
合金采用真空感应熔炼,再经过电渣熔获得合金锭。合金热锻造温度为1160℃、保温时间为60分钟;热轧温度为1160℃、保温时间为45分钟。合金在冷加工过程中必须适时进行固溶处理以消除冷作硬化,固溶处理制度为保温温度1150℃、保温时间为30-45分钟、水冷。
实施例2:
按化学成分C:0.01%、Si:0.3%、Mn:0.5%、Ni:38%、Cr:23%、Al:4.8%、Co:1%、W:1%、Mo:1%、Zr:0.05%、B:0.005%、Y:0.08%、余量为Fe生产的合金锭,经热加工、冷加工成合金材,应用于制作高温耐磨实验炉器具、热电偶保护管。
合金采用真空感应熔炼,再经过电渣熔获得合金锭。合金热锻造温度为1160℃、保温时间为60分钟;热轧温度为1160℃、保温时间为45分钟。合金在冷加工过程中必须适时进行固溶处理以消除冷作硬化,固溶处理制度为保温温度1150℃、保温时间为30-45分钟、水冷。
Claims (1)
- 一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金,其特征在于:该合金化学成分的重量百分比为:C≤0.08%、Si≤0.8%、Mn≤0.8%、Ni35%~41%、Cr18%~28%、Al3.8%~6.0%、Co00.5%~3.0%、W0.5%~3.0%、Mo0.5%~3.0%、Zr≤0.3%、B≤0.1%、Y≤0.3%、余量为Fe。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200610054330 CN1851028A (zh) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | 一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金 |
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CN 200610054330 CN1851028A (zh) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | 一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金 |
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CN 200610054330 Pending CN1851028A (zh) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | 一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金 |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN103320712A (zh) * | 2013-06-08 | 2013-09-25 | 哈尔滨市屹昂科技开发有限公司 | 三氧化二铝型耐高温耐腐蚀高强度合金钢及其制备方法 |
CN112853232A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 安徽百圣鑫金属科技有限公司 | 一种用于高温氧化工况下的耐热钢 |
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2006
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