一種鎳基耐蝕合金及制備方法技術

本發明專利技術涉及一種鎳基耐蝕合金及其制備方法，所述鎳基耐蝕合金以質量百分比計，包括：C為0?0.02％，Cr為29.0?31.0％，Fe為9.0?11.0％，V為0.3?1.0％，Nb為0?1.0％，Ti為0?0.3％，Al為0?0.4％，Si為0?0.3％，Mn為0?0.3％，余量為Ni和不可避免的雜質，(Nb+V)/C值≥30，采用真空感應加電渣重熔冶煉工藝冶煉鎳基耐蝕合金，合金經鍛造軋制成板材后，先在1050?1150℃固溶處理0.5?3min/mm，然后在800?1000℃下中間熱處理1?4h，最后在700?730℃下進行脫敏熱處理1?3.5h。該鎳基耐蝕合金具有較高的耐晶間腐蝕性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鎳基合金
，特別涉及一種超低碳、含釩、含鈮的高耐腐蝕性能的鎳基耐蝕合金。
技術介紹
核電站一、二回路系統中的許多設備(如蒸汽發生器傳熱管、水室隔板、壓力容器貫穿件、爆破閥剪切蓋等)面臨大量的點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕威脅，這些核級部件所用材料的綜合耐蝕性能非常關鍵。以核一級蒸汽發生器傳熱管為例，為了滿足使用要求，國外先后開發了多種牌號的傳熱管材料。1970年前后開始采用600合金(Cr：14-17％，Fe：6-10％，Ni：余量)，但發現固溶態的600合金在經過熱加工或長期的高溫運行后，會出現晶界附近貧鉻問題，從而導致晶間應力腐蝕傾向。在此基礎上，上世紀80年代進一步開發的690合金，其鉻(Cr)含量被提高到28％以上，耐晶間腐蝕性能大大提高。690合金與600合金一樣，仍存在強的富鉻碳化物(Cr23C6)析出傾向。參考600合金的經驗，為了防止晶界貧鉻導致的晶間腐蝕問題，690合金需經過脫敏熱處理(TT處理)。根據報道，為了保證耐蝕性能，最終使用的690合金一般都需要進行長時間的脫敏熱處理以形成消除貧Cr區。例如，對于0.015％-0.025％的碳(C)含量范圍的690合金，加拿大的JamesC.Smith等人在《消除磨石-2堆SG管子的破損》中公開的脫敏制度為704℃下保溫10小時；日本住友金屬公司在《壓水堆蒸汽發生器管系用690合金的研究開發和制造體制》公布，對于0.020％含C量的Inconel690TT合金，脫敏制度為700℃下保溫15小時后爐冷；邱紹宇等人《熱處理對690合金腐蝕性能影響的實驗研究》公布的合金脫敏熱處理工藝是715℃保溫15小時后爐冷。隨著核電技術的發展，對690合金的耐蝕性能提出越來越高的要求，依靠長時間脫敏熱處理消除貧Cr區思路開發的這種傳統690合金面臨越來越多的性能上和制造工藝上的挑戰。首先，近期有研究表明，690合金C含量較高的情況下，即便經過脫敏熱處理，如果在Cr23C6析出敏感溫度保溫一段時間，690合金的耐蝕性能仍有不同程度的下降(見附圖1)。其次，為了解決敏化問題，必須采用更長時間的熱處理(脫敏熱處理)，使得晶粒內部的Cr充分擴散到晶界，回填晶界的貧Cr區，才能起到避免耐晶間腐蝕性能的惡化，但在長時間的脫敏熱處理過程中析出大量Cr23C6第二相，這種第二相與合金基體組織存在一定電位差，最終可能對合金的耐點蝕性能產生不利影響。也就是說，提高耐晶間腐蝕性能→長時間脫敏熱處理→Cr23C6第二相大量析出→點蝕起源增多→耐點蝕性能下降成為制約690合金綜合耐蝕性能進一步提高的一個瓶頸。另外，690合金還常用于制造核電中的厚板、鍛棒等形式的產品，尤其對于大型的工件而言，由于在鍛造或后續熱處理過程中很難避免出現工件緩冷的過程，勢必形成在690合金Cr23C6析出敏感溫度范圍(600-800℃)內停留的情況，這就易造成鍛件中析出大量的Cr23C6碳化物，或者析出微小尺寸的碳化物，這種碳化物即便在顯微組織中很難發現，但都有可能造成晶界Cr的貧化，進而大幅降低工件的耐蝕性能。同時，隨著690合金管材的國產化，不斷提高合金的性價比也是需要解決的一個問題。為了達到一定的耐蝕性能要求，690合金的脫敏時間往往非常長。尤其對于管材而言，為了保證表面不被氧化，熱處理往往必須在真空爐中進行。而且為了防止690合金冷卻過程中再次析出新的Cr23C6相，脫敏后還必須加以強制冷卻。因此，長時間的真空處理以及強制冷卻，對生產裝備提出了非常高的要求，并帶來了大量的人力物力消耗。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種超低碳(C)、含釩(V)、含鈮(Nb)的高耐腐蝕性能的鎳基耐蝕合金。本專利技術的技術方案是：一種鎳基耐蝕合金，以質量百分比計，包括：C為0-0.02％，Cr為29.0-31.0％，Fe為9.0-11.0％，V為0.3-1.0％，Nb為0-1.0％，Ti為0-0.3％，Al為0-0.4％，Si為0-0.3％，Mn為0-0.3％，余量為Ni和不可避免的雜質。進一步地，C為0-0.02％，Cr為29.0-31.0％，Fe為9.0-11.0％，V為0.3-1.0％，Nb為0.3-1.0％，Ti為0-0.3％，Al為0-0.4％，Si為0-0.3％，Mn為0-0.3％，其余為Ni和不可避免的雜質。進一步地，C為0.012-0.017％，Cr為29.3-30.2％，Fe為10.2-10.8％，V為0.65-0.95％，Nb為0.55-0.80％，Ti為0.12-0.25％，Al為0.35-0.38％，Si為0.11-0.23％，Mn為0.05-0.22％，余量為Ni和不可避免的雜質。進一步地，C為0.018％，Cr為29.2％，Fe為10.98％，V為0.88％，Nb為0.76％，Ti為0.008％，Al為0.028％，Si為0.011％，Mn為0.16％，其余為Ni和不可避免的雜質。進一步地，(Nb+V)/C值≥30，5×V+3×Nb+1×Ti的值為1.5～8.5％時，采用該成分設計的合金具有更低的富鉻碳化物析出傾向，可大幅縮短脫敏熱處理時間，顯著提高合金的耐晶間腐蝕性能。進一步地，(Nb+V)/C值≥75。更進一步地，提供一種鎳基耐蝕合金的制備方法，根據上述的鎳基耐蝕合金的成分采用真空感應加電渣重熔冶煉工藝冶煉鎳基耐蝕合金，合金經鍛造軋制成板材后，先在1050-1150℃固溶處理0.5-3min/mm，然后在800-1000℃下中間熱處理1-4h，最后在700-730℃下進行脫敏熱處理1-3.5h。進一步地，所述固溶熱處理的條件為1090℃固溶處理1min/mm，中間熱處理條件為900℃熱處理2h，脫敏熱處理條件為715℃熱處理2h。進一步地，提供一種鎳基耐蝕合金的用途，采用該成分設計的合金適用于制造大型鍛件，其在鍛造、熱處理等工藝過程中，組織中富鉻碳化物析出傾向大幅降低，可有效控制大型鍛件的力學性能和耐晶間腐蝕性能。本專利技術合金不僅具有比傳統690TT合金更高的耐蝕性能，還具有與其基本相當的力學性能和熱加工性能，尤其適合用于耐晶間腐蝕、點蝕等綜合腐蝕性能要求高的管材產品和大型鍛件產品中使用。主要設計思想是通過降低合金中的C含量，并添加強碳化物形成元素V和Nb，形成合理的(V+Nb)/C值和5×V+3×Nb+1×Ti值，可降低合金Cr23C6相析出傾向，縮短脫敏熱處理時間，合金的耐蝕性能顯著提高。該種合金在保持力學性能基本不下降的前提下，尤其適用于對綜合耐蝕性能要求高的管材和大型鍛件，并可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鎳基耐蝕合金，其特征在于：以質量百分比計，包括：C為0?0.02％，Cr為29.0?31.0％，Fe為9.0?11.0％，V為0.3?1.0％，Nb為0?1.0％，Ti為0?0.3％，Al為0?0.4％，Si為0?0.3％，Mn為0?0.3％，余量為Ni和不可避免的雜質。

【技術特征摘要】
1.一種鎳基耐蝕合金，其特征在于：以質量百分比計，包括：C為0-0.02％，Cr為29.0-
31.0％，Fe為9.0-11.0％，V為0.3-1.0％，Nb為0-1.0％，Ti為0-0.3％，Al為0-0.4％，Si為0-
0.3％，Mn為0-0.3％，余量為Ni和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的鎳基耐蝕合金，其特征在于：C為0-0.02％，Cr為29.0-31.0％，
Fe為9.0-11.0％，V為0.3-1.0％，Nb為0.3-1.0％，Ti為0-0.3％，Al為0-0.4％，Si為0-
0.3％，Mn為0-0.3％，其余為Ni和不可避免的雜質。
3.根據權利要求1所述的鎳基耐蝕合金，其特征在于：C為0.012-0.017％，Cr為29.3-
30.2％，Fe為10.2-10.8％，V為0.65-0.95％，Nb為0.55-0.80％，Ti為0.12-0.25％，Al為
0.35-0.38％，Si為0.11-0.23％，Mn為0.05-0.22％，余量為Ni和不可避免的雜質。
4.根據權利要求1所述的鎳基耐蝕合金，其特征在于：C為0.018％，Cr為29.2％，Fe為
10.98％，V為0.88％，Nb為0.76％，Ti為0.008％，Al為0.028％，Si為0.011％，Mn為0.16％，
其余為Ni和不可避免的雜質。
5.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：豐涵，宋志剛，鄭文杰，朱玉亮，
申請(專利權)人：鋼鐵研究總院，
類型：發明
國別省市：北京;11