RU2702518C1 - СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДВУХФАЗНЫХ Ni-Cr-Mo СПЛАВОВ - Google Patents

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДВУХФАЗНЫХ Ni-Cr-Mo СПЛАВОВ Download PDF

Info

Publication number
RU2702518C1
RU2702518C1 RU2016127351A RU2016127351A RU2702518C1 RU 2702518 C1 RU2702518 C1 RU 2702518C1 RU 2016127351 A RU2016127351 A RU 2016127351A RU 2016127351 A RU2016127351 A RU 2016127351A RU 2702518 C1 RU2702518 C1 RU 2702518C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
chromium
nickel
less
alloys
Prior art date
Application number
RU2016127351A
Other languages
English (en)
Inventor
Пол КРУК
Аджит МИШРА
Дэвид А. МЕЦЛЕР
Original Assignee
Хейнес Интернэшнл, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хейнес Интернэшнл, Инк. filed Critical Хейнес Интернэшнл, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2702518C1 publication Critical patent/RU2702518C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/02Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing
    • B21B1/026Rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/023Alloys based on nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/058Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Abstract

Изобретение относится к металлургии, а именно к никель-хром-молибденовым сплавам. Способ изготовления деформируемого никель-хром-молибденового сплава, имеющего гомогенную двухфазную микроструктуру, включает получение слитка из сплава, содержащего, мас.%: хром 18,47-20,78, молибден 19,24-20,87, алюминий 0,08-0,62, марганец менее 0,76, железо менее 2,10, медь менее 0,56, кремний менее 0,14, титан до 0,17, углерод менее 0,013, никель – остальное, гомогенизационную обработку при температуре от 2025 до 2100°F, а затем горячую обработку давлением при начальной температуре от 2025 до 2100°F. Сплав характеризуется высокой стойкостью к коррозии, а также повышенной стойкостью к боковому разрыву во время ковки. 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

Description

Область изобретения
Изобретение относится к никель-хром-молибденовым сплавам и к производству двухфазных никель-хром-молибденовых сплавов.
Предпосылки изобретения
Никелевые сплавы, содержащие значительные количества хрома и молибдена, используются в химической промышленности и связанных с ней отраслях свыше восьмидесяти лет. Они не только могут противостоять воздействию большого числа химических растворов, но и обладают стойкостью к вызванной хлоридами питтинговой коррозии, щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением (скрытые и непрогнозируемые виды агрессивного воздействия, которым подвержены нержавеющие стали).
Первые никель-хром-молибденовые (Ni-Cr-Mo) сплавы были открыты Френксом (Franks) (патент США 1836317) в начале 1930-х годов. Было обнаружено, что его сплавы, которые содержали некоторое количество железа, вольфрам и примеси, такие как углерод и кремний, обладали стойкостью к большому числу коррозионно-активных химических веществ. Теперь мы знаем, что это связано с тем, что молибден в значительной степени повышает стойкость никеля в условиях активной коррозии (например, в чистой соляной кислоте), в то время как хром помогает создать защитные, пассивные пленки в окислительных условиях. Первый коммерческий материал (сплав HASTELLOY C, содержащий примерно 16 мас.% Cr и 16 мас.% Mo) первоначально использовался в отлитом (плюс отожженном) состоянии, за этим в 1940-х годах последовали отожженные, обработанные давлением изделия.
К середине 1960-х годов технологии плавки и обработки давлением были усовершенствованы до такого уровня, что стало возможным получать обработанные давлением изделия с низкими содержаниями углерода и кремния. Эти технологии частично решили проблему перенасыщения сплавов кремнием и углеродом и устранили возникающую в результате сильную движущую силу зарождения и роста карбидов и/или интерметаллидов на границах зерен (т.е. повышение чувствительности) во время сварки с последующим предпочтительным агрессивным воздействием на границы зерен в определенных средах. Первым коммерческим материалом, у которого были значительно уменьшены проблемы при сварке, был сплав HASTELLOY C-276 (опять же с примерно 16 мас.% Cr и 16 мас.% Mo), защищенный патентом США 3203792 Шейла (Scheil).
В конце 1970-х годов, чтобы еще больше снизить тенденцию к выделению карбидов и/или интерметаллидов на границах зерен, был предложен сплав HASTELLOY C-4 (патент США 4080201 Ходжа (Hodge) и др.). В отличие от сплавов С и С-276, оба из которых намеренно имели существенные содержания железа (Fe) и вольфрама (W), сплав С-4 представлял собой по сути очень устойчивую (16 мас.% Cr/16 мас.% Mo) трехкомпонентную систему Ni-Cr-Mo, с некоторыми незначительными добавками (в частности, алюминия и марганца) для контроля серы и кислорода во время плавления и небольшой добавкой титана, чтобы связать какие-либо углерод или азот в виде первичных (внутризеренных) выделившихся фаз MC, MN или M(C,N).
К началу 1980-х годов стало очевидным, что во многих областях применения сплава С-276 (в частности, облицовка в системах десульфуризации дымовых газов на электростанциях, работающих на ископаемом топливе) имеются коррозионно-активные растворы окислительной природы и что мог бы оказаться выгодным деформируемый Ni-Cr-Mo сплав с более высоким содержанием хрома. Поэтому был внедрен сплав HASTELLOY С-22 (патент США 4533414 Асфахани (Asphahani)), содержащий примерно 22 мас.% Cr и 13 мас.% Mo (плюс 3 мас.% W).
За ним в конце 1980-х годов и в 1990-х годах последовали другие материалы Ni-Cr-Mo с высоким содержанием хрома, а именно Сплав 59 (патент США 4906437, Хюбнер (Heubner) и др.), сплав INCONEL 686 (патент США 5019184, Крам (Crum) и др.) и сплав HASTELLOY С-2000 (патент США 6280540, Крук (Crook)). Как Сплав 59, так и сплав С-2000 содержат 23 мас.% Cr и 16 мас.% Mo (но без вольфрама); сплав С-2000 отличается от других Ni-Cr-Mo сплавов тем, что он имеет небольшую добавку меди.
Философией, лежащей в основе разработки системы Ni-Cr-Mo, было соблюдение баланса между максимизацией содержаний выгодных элементов (в особенности, хрома и молибдена) при сохранении единой гранецентрированной кубической атомной структуры (гамма-фазы), которая считалась оптимальной для коррозионной стойкости. Другими словами, разработчики сплавов Ni-Cr-Mo учитывали пределы растворимости возможных выгодных элементов и пытались оставаться поблизости к этим пределам. Если сделать содержания всего лишь немного превышающими эти пределы, то появляется преимущество, заключающееся в том, что эти сплавы в общем случае можно подвергать отжигу на твердый раствор и быстрой закалке перед их использованием. Логика заключалась в том, что любые вторичные фазы (которые могут возникать во время кристаллизации и/или обработки давлением) будут растворяться в гамма твердом растворе во время отжига и что результирующая единая атомная структура будет «замораживаться» при быстрой закалке. В действительности, в патенте США 5019184 (на сплав INCONEL 686) был сделан шаг еще дальше и была предложена двойная гомогенизационная обработка во время обработки давлением, чтобы гарантировать однофазную (гамма) структуру после отжига и закалки.
Проблема при таком подходе заключается в том, что любые последующие термические циклы, например, испытываемые во время сварки, могут вызвать выделение вторичных фаз на границах зерен (т.е. повышение чувствительности). Движущая сила этого повышения чувствительности пропорциональна степени избыточного легирования, или перенасыщения.
В связи с настоящим изобретением нужно упомянуть работу, опубликованную в 1984 М. Рагаваном (M. Raghavan) и др. (Metallurgical Transactions, Volume 15A [1984], pages 783-792). В этой работе было получено несколько сплавов на основе никеля с сильно изменяющимися содержаниями хрома и молибдена в форме литых дисков (т.е. не подвергавшихся обработке давлением) для изучения фаз, возможно появляющихся в равновесных условиях, при различных температурах в этой системе, один из которых представляет собой чистый сплав 60 мас.% Ni - 20 мас.% Cr - 20 мас.% Mo.
Также в связи с настоящим изобретением нужно упомянуть Европейский патент ЕР 0991788 Хюбнера и Келера (Heubner and Köhler), в котором описан азотсодержащий никель-хром-молибденовый сплав, в котором содержание хрома составляет от 20,0 до 23,0 мас.%, а содержание молибдена составляет от 18,5 до 21,0 мас.%. Содержание азота в заявленных в ЕР 0991788 сплавах составляет от 0,05 до 0,15 мас.%. Характеристики коммерческого материала, соответствующего формуле изобретения ЕР 0991788, были описаны в статье 2013 года (опубликована в материалах CORROSION 2013, NACE International, Paper 2325). Интересно, что отожженная микроструктура этого материала была типичной для однофазного Ni-Cr-Mo сплава.
Сущность изобретения
Мы открыли процесс, который можно использовать для получения гомогенных двухфазных микроструктур в деформируемых никелевых сплавах, содержащих достаточные количества хрома и молибдена (и, в некоторых случаях, вольфрама), что приводит к снижению тенденции к бокового разрыву во время ковки. Вероятным дополнительным преимуществом обрабатываемых таким образом материалов является повышенная стойкость к выделению фаз на границах зерен, так как, при неком данном составе, будет меньшей степень перенасыщения. Помимо этого, мы открыли диапазон составов, которые, при обработке этим образом, являются гораздо более стойкими к коррозии, чем существующие деформируемые Ni-Cr-Mo сплавы.
Процесс включает гомогенизационную обработку слитка в пределах от 2025°F до 2100°F и горячую ковку и/или горячую прокатку при начальной температуре между 2025°F и 2100°F.
Диапазон составов, который при обработке таким образом демонстрирует превосходную коррозионную стойкость, является следующим: 18,47-20,78 мас.% хрома, 19,24-20,87 мас.% молибдена, 0,08-0,62 мас.% алюминия, менее 0,76 мас.% марганца, менее 2,10 мас.% железа, менее 0,56 мас.% меди, менее 0,14 мас.% кремния, до 0,17 мас.% титана и менее 0,013 мас.% углерода, остальное - никель. Суммарное содержание хрома и молибдена должно превышать 37,87 мас.%. В таких сплавах возможны следовые количества магния и/или редкоземельных металлов для контроля кислорода и серы во время плавки.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 приведена оптическая микрофотография плиты из сплава А2 после гомогенизации при 2200°F, горячей обработки давлением при 2150°F и отжига при 2125°F.
На Фиг.2 приведена оптическая микрофотография плиты из сплава А2 после гомогенизации при 2050°F, горячей обработки давлением при 2050°F и отжига при 2125°F.
На Фиг.3 приведен график коррозионной стойкости сплава А1 в нескольких коррозионно-активных средах.
Описание предпочтительных вариантов реализации
Мы предлагаем средства, при помощи которых в высоколегированных Ni-Cr-Mo сплавах можно надежно создавать гомогенные, деформируемые, двухфазные микроструктуры. Такая структура требует: 1. гомогенизации слитка при температуре от 2025°F до 2100°F (предпочтительно - 2050°F) и 2. горячей ковки и/или горячей прокатки при начальной температуре от 2025°F до 2100°F (предпочтительно - 2050°F). Помимо этого, мы открыли диапазон составов, которые при обработке в этих условиях демонстрируют превосходную коррозионную стойкость по сравнению с существующими деформируемыми Ni-Cr-Mo сплавами.
Эти открытия возникли на основе лабораторных экспериментов с материалом со следующим номинальным составом: никелевая основа, 20 мас.% хрома, 20 мас.% молибдена, 0,3 мас.% алюминия и 0,2 мас.% марганца. Две партии (Сплав А1 и Сплав А2) этого материала были получены методами вакуумно-индукционной плавки (ВИП) и электрошлакового переплава (ЭШП) при идентичных условиях с получением слитков диаметром 4 дюйма и длиной 7 дюймов, весящих приблизительно 25 фунтов. Один слиток был изготовлен из Сплава А1, а из Сплава А2 - два слитка. Во время плавки в вакуумную печь были добавлены следовые количества магния и редкоземельных элементов (в виде мишметалла), чтобы способствовать удалению серы и кислорода соответственно.
Слиток из Сплава А1 обработали с получением обработанных давлением листов и плит в соответствии со стандартными лабораторными процедурами для никель-хром-молибденовых сплавов (т.е. гомогенизационная обработка 24 ч при 2200°F, с последующими горячей ковкой и горячей прокаткой при начальной температуре 2150°F). Металлография выявила двухфазную микроструктуру (в которой вторая фаза была равномерно диспергирована и занимала существенно менее 10% объема структуры) после отжига в течение 30 мин при 2125°F с последующей закалкой в воде. Неожиданно, с учетом ранее существовавшего желания иметь одну единственную фазу в Ni-Cr-Mo сплавах, Сплав А1 продемонстрировал превосходную стойкость к общей коррозии по сравнению с существующими материалами, такими как сплавы С-4, С-22, С-276 и С-2000.
Обычная обработка Сплава А1 привела к двухфазной микроструктуре. При этом обычная обработка аналогичного по составу Сплава А2 не дала двухфазной микроструктуры. Сплав А1 и Сплав А2 были изготовлены из одних и тех же исходных материалов, и мы не наблюдали значительных различий между составом Сплава А1 и составом Сплава А2. Поэтому мы должны сделать вывод, что для некоторых никель-хром-молибденовых сплавов обычная обработка может дать или не дать двухфазную микроструктуру. Однако, если требуется именно двухфазная микроструктура, ее нельзя надежным образом получить с использованием обычной обработки.
Сплав А2 был ключевым в этом открытии по нескольким причинам. Фактически, два слитка из Сплава А2 были использованы для сравнения влияний обычных процедур гомогенизации и горячей обработки давлением (на микроструктуру и подверженность дефектам ковки) с влияниями альтернативных процедур, вытекающих из экспериментов с термической обработкой сплава А1.
Эти эксперименты включали подвергание листовых образцов из Сплава А1 воздействию следующих температур в течение 10 ч: 1800°F, 1850°F, 1900°F, 1950°F, 2000°F, 2050°F, 2100°F, 2150°F, 2200°F и 2250°F. Основной целью было установить температуру растворения (или диапазон температур) второй фазы, считавшейся ромбоэдрической интерметаллидной, мю-фазой.
Интересно, что температуры в диапазоне от 1800°F до 2000°F вызвали возникновение третьей фазы на границах зерен сплава. Возможно, это был карбид M6C, так как температура его растворения (сольвус) оказалось находящейся в пределах диапазона от 2000°F до 2050°F, в то время как сольвус равномерно распределенной второй фазы оказался находящимся в пределах диапазона от 2100°F до 2150°F.
Альтернативная процедура, вытекающая из этих экспериментов, включала гомогенизацию в течение 24 ч при 2050°F, с последующей горячей ковкой при начальной температуре 2050°F и затем горячей прокаткой при начальной температуре 2050°F. Целью этого подхода было не допустить растворения полезной, равномерно распределенной, второй фазы, с одновременным недопущением выделения третьей фазы на границах зерен сплава. Чтобы учесть тот факт, что промышленные печи обеспечивают точность приблизительно плюс/минус 25°F, и остаться ниже сольвуса полезной второй фазы, в качестве подходящего указан диапазон от 2025°F до 2100°F (для гомогенизации слитка и в начале горячей ковки и горячей прокатки).
Что касается сравнения микроструктур, возникающих в результате этих двух подходов к обработке Сплава А2 (материала плиты), то после отжига при 2125°F обработанная обычным образом плита из Сплава А2 проявила одну фазу, не считая некоторых мелких оксидных включений, редко разбросанных по микроструктуре, что является особенностью всех экспериментальных сплавов, относящихся к этому изобретению. На Фиг.1 показана микроструктура Сплава А2 после этой обычной обработки. Использование альтернативных процедур привело к получению аналогичной листу из Сплава А1 микроструктуры, которая показана на Фиг.2.
Кроме того, использование этих альтернативных процедур существенно снизило тенденцию поковок к растрескиванию на боках (явление, известное как боковой разрыв).
Диапазон составов, в пределах которого сплавы с двухфазной микроструктурой демонстрируют превосходную коррозионную стойкость, был установлен путем плавки и проведения испытаний экспериментальных сплавов В-J, составы которых приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Составы экспериментальных сплавов (мас.%)
Сплав Ni Cr Mo Cu Ti Al Mn Si C Прочие
A1* Ост. 19,95 20,31 - - 0,21 0,18 0,06 0,003 Fe: 0,06; N: 0,005; O: 0,003
A2 Ост. 19,82 19,69 - - 0,20 0,20 0,12 0,004 Fe: 0,09; O: 0,003
B Ост. 18,72 19,15 0,03 <0,01 0,19 0,18 0,05 0,004 Fe: 0,05; N: 0,012; O: 0,003
C* Ост. 20,22 20,71 0,03 <0,01 0,23 0,20 0,06 0,016 Fe: 0,06; N: 0,016; O: 0,003
D* Ост. 18,47 20,87 0,01 <0,01 0,24 0,18 0,06 0,004 Fe: 0,05; N: 0,009; O: <0,002
E* Ост. 20,78 19,24 0,02 <0,01 0,25 0,20 0,07 0,005 Fe: 0,07; N: 0,010; O: <0,002
F* Ост. 19,47 20,26 0,05 <0,01 0,22 0,20 0,09 0,009 Fe: 0,79; N: 0,006; O: 0,003
G Ост. 19,52 20,32 0,56 <0,01 0,62 0,76 0,14 0,013 Fe: 2,10; N: 0,006; O: <0,002
H* Ост. 19,82 20,58 0,02 0,17 0,28 0,19 0,07 0,004 Fe: 0,05; N: 0,009; O: <0,002
I Ост. 16,13 16,35 - - 0,23 0,51 0,09 0,006 Fe: 4,98; W: 3,94; V: 0,26; O: 0,005
J Ост. 19,55 20,38 - - 0,08 <0,01 0,13 0,002 Fe: 0,07
K Ост. 17,75 18,06 0,02 <0,01 0,23 0,20 0,06 0,003 Fe: 0,05; N: 0,003; O: 0,012; S: <0,002
Ост. –Остальное
* Сплавы, которые проявляют превосходную коррозионную стойкость (А2 не был испытан на коррозию) и требуемую двухфазную микроструктуру
Значения для Сплавов А1, А2 и В - К получены при химическом анализе отлитых образцов
Все эти сплавы были обработаны с использованием параметров, определенных в этом изобретении. Однако в Сплавах G и J во время ковки происходило настолько серьезное растрескивание, что их нельзя было затем прокатывать в горячем состоянии в листы или плиты для проведения испытаний. Растрескивание приписывается высоким содержаниям алюминия, марганца и примесей (железа, меди, кремния и углерода) в случае Сплава G и низким содержаниям алюминия и марганца в случае Сплава J, который представлял собой попытку сделать деформируемую версию сплава, полученного в литой форме М. Рагаваном и др. (и о котором сообщалось в литературе в 1984).
Сплав I был экспериментальной версией существующего сплава (С-276), обработанной с использованием процедур по этому изобретению. Он проявил двухфазную микроструктуру после отжига при 2100°F, указывая на то, что вольфрам (если он имеется) может играть роль в достижении такой микроструктуры; однако он не проявил превосходной коррозионной стойкости, присущей диапазону составов, охватывающему Сплавы А1, С, D, E, F и Н.
Сплав К был получен перед открытием по этому изобретению и поэтому обрабатывался обычным образом. Однако он включен сюда, чтобы показать, что, если уровни хрома и молибдена слишком низки, то ухудшается стойкость к щелевой коррозии.
Возможность превосходной коррозионной стойкости была сначала установлена во время проведения испытаний Сплава А1, который только по стечению обстоятельств продемонстрировал двухфазную микроструктуру. На Фиг.3 приведено сравнение скоростей коррозии Сплава А1 и существующих однофазных коммерческих Ni-Cr-Mo сплавов (номинальные составы которых приведены в Таблице 2) в нескольких агрессивных химических растворах.
Таблица 2
Составы коммерческих сплавов (мас.%)
Сплав Ni Cr Mo Cu Ti Al Mn Si C Прочие
С-4 Ост. 16 16 0,5* 0,7* - 1* 0,08* 0,01* Fe: 3*
С-22 Ост. 22 13 0,5* - - 0,5* 0,08* 0,01* Fe: 3; W: 3; V: 0,35*
С-276 Ост. 16 16 0,5* - - 1* 0,08* 0,01* Fe: 5; W: 4; V: 0,35*
С-2000 Ост. 23 16 1,6 - 0,5* 0,5* 0,08* 0,01* Fe: 3*
* Максимум
Значения отражают номинальные составы
Выбранные тестовые среды, а именно, растворы соляной кислоты, серной кислоты, фтороводородной кислоты и подкисленного хлорида, входят в число наиболее коррозионно-активных химических веществ, которые встречаются в отраслях химической промышленности, поэтому они очень подходят для потенциально возможных промышленных применений этих материалов.
Испытания в подкисленном 6%-ом растворе хлорида трехвалентного железа выполняли в соответствии с процедурами, описанными в стандарте ASTM G 48, Method D, который включает 72-х часовой период испытания и прикрепление щелевых узлов к образцам. Испытания в соляной кислоте и серной кислоте включали 96-часовой период испытания, с перерывами каждые 24 часа на взвешивание и очистку образцов. Испытания во фтороводородной кислоте включали использование устройства из Тефлона и 96-часовой непрерывный период испытания.
Для каждого сплава в каждой среде было выполнено два испытания. Результаты, приведенные в Таблицах 3 и 4, представляют собой средние значения.
Таблица 3
Скорости равномерной коррозии (мм/год)
Сплав Раствор
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A1 0,01 0,35 0,41 0,41 0,01 0,01 0,01 0,01 0,22 0,07
B 0,01 0,43 0,48 0,50 0,02 0,03 0,08 0,04 0,27 0,08
C 0,01 0,44 0,53 0,55 0,01 0,02 0,02 0,03 0,18 0,05
D 0,01 0,37 0,43 0,40 0,02 0,02 0,02 0,13 0,21 0,06
E 0,01 0,53 0,59 0,57 0,02 0,02 0,07 0,06 0,21 0,05
F 0,01 0,53 0,57 0,56 0,02 0,02 0,03 0,20 0,21 0,11
H 0,01 0,48 0,56 0,54 0,02 0,02 0,10 0,26 0,21 0,06
I 0,33 н/и 0,72 н/и н/и н/и 0,24 0,07 0,37 0,22
K 0,05 0,43 0,46 0,44 0,01 0,01 0,06 0,02 0,33 0,10
С-4 0,42 0,57 0,57 0,55 0,07 0,63 0,46 0,71 0,31 0,25
С-22 0,44 0,98 0,98 0,90 0,09 0,40 0,56 0,89 0,31 0,13
С-276 0,31 0,46 0,54 0,55 0,06 0,26 0,16 0,05 0,33 0,55
С-2000 <0,01 0,65 0,70 0,69 0,01 0,02 0,07 0,07 0,22 0,12
1=5% HCl при 66°С; 2=10% HCl при 66°С; 3=15% HCl при 66°С; 4=20% HCl при 66°С; 5=30% H2SO4 при 79°С; 6=50% H2SO4 при 79°С; 7=70% H2SO4 при 79°С; 8=90% H2SO4 при 79°С; 9=1% HF (жидкость) при 79°С; 10=1% HF (пар) при 79°С; н/т=не испытывали
Таблица 4
Результаты тестов на щелевую коррозию в кислом 6% растворе хлорида трехвалентного железа
Сплав Скорость коррозии при 80°С, милов в год Скорость коррозии при 100°С, милов в год
A1 0,01 0,04
B 0,01 0,02
C 0,03 0,04
D 0,02 0,04
E 0,01 0,03
F 0,02 0,04
H 0,02 0,05
K 0,02 (Щелевая) 0,07 (Щелевая)
С-22 <0,01 (Щелевая) 0,61 (Щелевая)
С-2000 <0,01 (Щелевая) 0,26 (Щелевая)
(Щелевая) указывает возникновение воздействия щелевой коррозии на по меньшей мере один из двух испытываемых образцов
Двумя из наиболее важных тестовых сред, использованных в ходе экспериментов, были 5%-ая соляная кислота при 66°С и подкисленный 6%-ый раствор хлорида трехвалентного железа, первая потому, что разбавленная соляная кислота представляет собой обычно встречающийся в промышленности химикат, а второй потому, что подкисленный хлорид трехвалентного железа предоставляет подходящий критерий для оценки стойкости к вызванному хлоридом локализованному агрессивному воздействию, что является одной из главных причин того, что материалы Ni-Cr-Mo выбирают для промышленной эксплуатации.
Необходимо отметить, что экспериментальные сплавы в пределах заявляемого диапазона составов являются значительно более стойкими к 5%-ой соляной кислоте при 66°С, чем С-4, С-22, С-276, Сплав I (материал, по составу аналогичный С-276, но обработанный в соответствии с формулой этого изобретения) и сплав К (состав и параметры обработки которого выходят за пределы указанных в формуле изобретения). В действительности, только сплав С-2000 в этом отношении был равным сплавам в пределах заявляемого диапазона составов. Однако сплав С-2000 подвергается щелевой коррозии в подкисленном хлориде трехвалентного железа, в то время как сплавы в заявляемом диапазоне - нет.
Хотя мы описали определенные предпочтительные сейчас варианты наших никель-хром-молибденового сплава и способа получения двухфазных никель-хром-молибденовых сплавов, наше изобретение ими не ограничивается и может быть по-разному воплощено в пределах объема нижеследующей формулы изобретения.

Claims (11)

1. Способ производства деформируемого никель-хром-молибденового сплава, имеющего гомогенную двухфазную микроструктуру, включающий:
a) получение слитка из никель-хром-молибденового сплава, содержащего, мас.%: 18,47-20,78 хрома, 19,24-20,87 молибдена, 0,08-0,62 алюминия, менее 0,76 марганца, менее 2,10 железа, менее 0,56 меди, менее 0,14 кремния, до 0,17 титана, менее 0,013 углерода, а остальное никель,
b) подвергание слитка гомогенизационной обработке при температуре от 2025 до 2100°F и
c) горячую обработку слитка давлением при начальной температуре от 2025 до 2100°F.
2. Способ по п.1, в котором горячая обработка давлением включает по меньшей мере одну из горячей ковки и горячей прокатки.
3. Способ по п.1, в котором слиток из никель-хром-молибденового сплава дополнительно содержит вольфрам.
4. Способ по п.1, в котором слиток из никель-хром-молибденового сплава имеет суммарное содержание хрома и молибдена, составляющее более 37,87 мас.%.
5. Способ по п.1, в котором слиток из никель-хром-молибденового сплава дополнительно содержит до 4 мас.% вольфрама.
6. Способ по п.1, в котором температура гомогенизационной обработки составляет от 2025 до 2075°F.
7. Способ по п.1, в котором температура гомогенизационной обработки составляет 2050°F.
8. Способ по п.1, в котором гомогенизационную обработку выполняют в течение 24 ч.
RU2016127351A 2015-07-08 2016-07-07 СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДВУХФАЗНЫХ Ni-Cr-Mo СПЛАВОВ RU2702518C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/794,259 US9970091B2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Method for producing two-phase Ni—Cr—Mo alloys
US14/794,259 2015-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702518C1 true RU2702518C1 (ru) 2019-10-08

Family

ID=56360336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016127351A RU2702518C1 (ru) 2015-07-08 2016-07-07 СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДВУХФАЗНЫХ Ni-Cr-Mo СПЛАВОВ

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9970091B2 (ru)
EP (1) EP3115472B1 (ru)
JP (1) JP6742840B2 (ru)
KR (1) KR102660878B1 (ru)
CN (1) CN106337145B (ru)
AU (1) AU2016204674B2 (ru)
CA (1) CA2933256C (ru)
ES (1) ES2763304T3 (ru)
MX (1) MX2016008894A (ru)
PL (1) PL3115472T3 (ru)
RU (1) RU2702518C1 (ru)
TW (1) TWI688661B (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016317860B2 (en) 2015-09-04 2021-09-30 Scoperta, Inc. Chromium free and low-chromium wear resistant alloys
PL3433393T3 (pl) 2016-03-22 2022-01-24 Oerlikon Metco (Us) Inc. W pełni odczytywalna powłoka natryskiwana termicznie
WO2020086971A1 (en) 2018-10-26 2020-04-30 Oerlikon Metco (Us) Inc. Corrosion and wear resistant nickel based alloys
CN113305285A (zh) * 2021-05-14 2021-08-27 西安铂力特增材技术股份有限公司 用于增材制造的镍基高温合金金属粉末
CN114637954B (zh) * 2022-03-25 2023-02-07 宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司 晶棒碳含量轴向分布计算方法
CN116716518B (zh) * 2023-06-30 2024-02-09 江西宝顺昌特种合金制造有限公司 一种哈氏合金c-4管板及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0052941A1 (en) * 1980-10-31 1982-06-02 Inco Alloys International, Inc. Tube material for sour wells of intermediate depths
RU2097439C1 (ru) * 1994-07-22 1997-11-27 Хэйнес Интернэшнл, Инк. Коррозионностойкий сплав, способ повышения коррозионной стойкости и обработанный давлением продукт
RU2117712C1 (ru) * 1992-03-02 1998-08-20 Хэйнес Интернэшнл, Инк. Металлический сплав
RU2215059C2 (ru) * 2001-12-26 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Способ получения изделия из жаропрочного никелевого сплава
RU2389822C1 (ru) * 2009-04-29 2010-05-20 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ изготовления штамповок дисков из слитков высокоградиентной кристаллизации из никелевых сплавов
RU2539643C1 (ru) * 2014-02-19 2015-01-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Жаропрочный сплав на основе никеля для изготовления лопаток газотурбинных установок и способ его термической обработки

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1836317A (en) 1928-10-31 1931-12-15 Electro Metallurg Co Corrosion resistant alloys
DE1210566B (de) 1961-04-01 1966-02-10 Basf Ag Verfahren zum Herstellen einer hoch-korrosionsbestaendigen und warmfesten Nickel-Chrom-Molybdaen-Legierung mit erhoehter Bestaendigkeit gegen interkristalline Korrosion
ZA74490B (en) 1973-02-06 1974-11-27 Cabot Corp Nickel-base alloys
US4533414A (en) 1980-07-10 1985-08-06 Cabot Corporation Corrosion-resistance nickel alloy
JPS5747842A (en) * 1980-09-01 1982-03-18 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd Corrosion resistant cast alloy
DE3806799A1 (de) 1988-03-03 1989-09-14 Vdm Nickel Tech Nickel-chrom-molybdaen-legierung
US5019184A (en) 1989-04-14 1991-05-28 Inco Alloys International, Inc. Corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloys
CN1023642C (zh) * 1989-07-24 1994-02-02 辽宁省农业科学院稻作研究所 硅氮磷颗粒肥料
DE19723491C1 (de) * 1997-06-05 1998-12-03 Krupp Vdm Gmbh Verwendung einer Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung
US7160400B2 (en) 1999-03-03 2007-01-09 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Low thermal expansion Ni-base superalloy
US6579388B2 (en) 2001-06-28 2003-06-17 Haynes International, Inc. Aging treatment for Ni-Cr-Mo alloys
US6544362B2 (en) 2001-06-28 2003-04-08 Haynes International, Inc. Two step aging treatment for Ni-Cr-Mo alloys
US8460485B2 (en) * 2008-09-05 2013-06-11 Tohoku University Method of forming fine grains of Co-Cr-Mo alloy with nitrogen addition and Co-Cr-Mo alloy with nitrogen addition
JP5558050B2 (ja) * 2009-08-25 2014-07-23 株式会社日立製作所 強度及び耐酸化特性に優れた一方向凝固用ニッケル基超合金
US8652400B2 (en) * 2011-06-01 2014-02-18 Ati Properties, Inc. Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys
JP5146576B1 (ja) * 2011-08-09 2013-02-20 新日鐵住金株式会社 Ni基耐熱合金
CN104745883A (zh) 2013-12-27 2015-07-01 新奥科技发展有限公司 一种镍基合金及其应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0052941A1 (en) * 1980-10-31 1982-06-02 Inco Alloys International, Inc. Tube material for sour wells of intermediate depths
US4358511A (en) * 1980-10-31 1982-11-09 Huntington Alloys, Inc. Tube material for sour wells of intermediate depths
RU2117712C1 (ru) * 1992-03-02 1998-08-20 Хэйнес Интернэшнл, Инк. Металлический сплав
RU2097439C1 (ru) * 1994-07-22 1997-11-27 Хэйнес Интернэшнл, Инк. Коррозионностойкий сплав, способ повышения коррозионной стойкости и обработанный давлением продукт
RU2215059C2 (ru) * 2001-12-26 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Способ получения изделия из жаропрочного никелевого сплава
RU2389822C1 (ru) * 2009-04-29 2010-05-20 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ изготовления штамповок дисков из слитков высокоградиентной кристаллизации из никелевых сплавов
RU2539643C1 (ru) * 2014-02-19 2015-01-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Жаропрочный сплав на основе никеля для изготовления лопаток газотурбинных установок и способ его термической обработки

Also Published As

Publication number Publication date
JP6742840B2 (ja) 2020-08-19
US9970091B2 (en) 2018-05-15
CA2933256C (en) 2022-10-25
MX2016008894A (es) 2017-01-09
AU2016204674B2 (en) 2018-11-08
EP3115472A1 (en) 2017-01-11
ES2763304T3 (es) 2020-05-28
KR102660878B1 (ko) 2024-04-26
PL3115472T3 (pl) 2020-05-18
AU2016204674A1 (en) 2017-02-02
CA2933256A1 (en) 2017-01-08
CN106337145A (zh) 2017-01-18
KR20170007133A (ko) 2017-01-18
TW201710519A (zh) 2017-03-16
CN106337145B (zh) 2020-03-20
JP2017020112A (ja) 2017-01-26
EP3115472B1 (en) 2019-10-02
US20170009324A1 (en) 2017-01-12
TWI688661B (zh) 2020-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2702518C1 (ru) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДВУХФАЗНЫХ Ni-Cr-Mo СПЛАВОВ
JP6493566B2 (ja) オーステナイト系耐熱合金及びその製造方法
Rojas et al. 9% Cr heat resistant steels: Alloy design, microstructure evolution and creep response at 650 C
EP1512767A1 (en) Age-hardenable, corrosion resistant Ni-Cr-Mo alloys
RU2097439C1 (ru) Коррозионностойкий сплав, способ повышения коррозионной стойкости и обработанный давлением продукт
US7785532B2 (en) Hybrid corrosion-resistant nickel alloys
JP2008069455A (ja) 窒化物強化可能なコバルト−クロム−鉄−ニッケル合金
CA2901259A1 (en) Nickel-cobalt alloy
EP1191118B1 (en) Manufacturing process of nickel-based alloy having improved high temperature sulfidation-corrosion resistance
KR0120922B1 (ko) 내부식성 니켈-크롬-몰리브덴 합금
Shoemaker et al. Processing and fabricating alloy 825 for optimized properties and corrosion resistance
US3640704A (en) High-temperature-strength precipitation-hardenable austenitic iron-base alloys
Frank et al. Effect of nickel content on delta solvus temperature and mechanical properties of alloy 718
Singh Physical Metallurgy of Alloy 625
JP7307370B2 (ja) 合金材および油井用継目無管
Crook Development of a new Ni-Cr-Mo alloy
JPH07207401A (ja) ガンマ・プライム相の析出によって硬化されるNi−Fe−Cr−Mo四元素ニッケル基合金および、特に製油工業において使用される腐食抵抗方法
BIAN Novel Ni-Co-base Superalloy Synergistically Strengthened by γ'Phase and Suzuki Segregation
JPH04198444A (ja) 耐応力腐食割れ性に優れたNi基合金
US20060093509A1 (en) Ni-Cr-Mo alloy having improved corrosion resistance
AU2004210503A1 (en) Age-Hardenable, corrosion resistant Ni-Cr-Mo Alloys