奧氏體鎳-鉬合金制造技術

本發明專利技術涉及一種奧氏體鎳－鉬合金，它在還原介質中具有杰出的抗腐蝕性，在６５０－９５０℃溫度范圍內具有極好的熱穩定性。它作為材料特別適用于化工廠的要求特別抗還原介質如鹽酸、氣態氯化氫、硫酸、醋酸和磷酸腐蝕的結構件。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在溫度650-950℃范圍內具有極好的結構穩定性的奧氏體鎳-鉬合金，還涉及該合金在必須具有高抗腐蝕性的，尤其是耐濃度和溫度范圍廣泛的鹽酸，硫酸和其它還原介質腐蝕的結構件中的應用。即使在相當高的溫度下，金屬鉬對所謂還原介質如鹽酸、硫酸和磷酸也具有異乎尋常的抗腐蝕性。盡管它在學術上是不正確的，但還原這一術語已廣泛地適用于上述腐蝕介質，在該腐蝕介質中，氫離子形成了唯一的氧化劑。這導致了由于較高的鉬含量在還原溶液中具有良好抗腐蝕性的鎳-鉬合金的研制(W.Z.Friend，CorrosionofNickelandNickel-BaseAlloys，JohnWiley&Sons，NewYork-Chichester-Brisbane-Toronte，1980，Pages248-291)。它們在還原性酸中的良好抗腐蝕性是基于在活性狀態中的低腐蝕速度，這是由于合金元素鉬的作用引起的。因此，Uhlig等人(J.Electrochem.Soc.Vol，110，(1963)650)當時就能指出，根據在25℃的0.01N硫酸中的陽極極化作用，在鉬含量≥15%的鎳-鉬合金的腐蝕可能大大降低。在鹽酸中進行試驗，更加明顯地顯示出鎳-鉬合金中鉬的積極作用。Flint(Metallurgica，Vol.62(373)，195November1960)給出了在不流通的5%的鹽酸(30℃)中恒電流陽極極化曲線記錄的說明，并指出，盡管鉬含量直到30%還會使耐腐蝕可能進一步朝更高性能方向移動，但添加直到20%的鉬也顯示了相對最大的改進。已知鎳-鉬合金NiMo30和NiMo28(表1)是為獲得在還原狀態中具有極好抗腐蝕性的材料而研制出來的。為保證獲得最大的抗腐蝕性，這些合金通常以固溶退火和淬火狀態供料。然而，已經發現，在焊接狀態下，尤其合金NiMo30容易在熱影響區域發生晶間腐蝕。通過碳和硅元素的最佳合金化，在1970年實現了可焊性的改進(F.G.Hodge等人，“MaterialsPerformance”，Vol.15(1976)40-45)。同時，為了降低碳化物的沉淀速度，鐵含量被限制在盡可能最低的數值(Svistunova，“MolybdenuminNickel-BaseCorrosion-ResistantAlloys”，Soviet-Ame-ricanSymPosium，Moscow，17-18January1973)。然而，由于該材料有產生冷裂的傾向，因此無法解決在生產用于建造化工設備的大型部件中產生的各種問題。本專利技術的目的在于制造一種抗腐蝕和可焊的鎳-鉬合金，該合金在要進行的熱處理期間或焊接期間沒有延性極大降低乃至產生冷裂傾向。這種問題是由含有以下成分(%重量)的奧氏體鎳-鉬合金解決的鉬26.0-30.0%鐵1.0-7.0%鉻0.4-1.5%錳最多1.5%硅最多0.05%鈷最多2.5%磷最多0.04%硫最多0.01%鋁0.1-0.5%鎂最多0.1%銅最多1.0%碳最多0.01%氮最多0.01%剩余為鎳以及由于熔煉而造成的常規雜質，間隙溶解元素(碳+氮)的總含量被限制在最大為0.015%，而元素(鋁+鎂)的總和被控制在0.15-0.40%范圍內。本專利技術的合金同列于表1的現有技術NiMo30和NiMo28合金之間的對比可明顯地看出，本專利技術合金以其0.1-0.5%的鋁含量和最多0.1%的鎂含量不同于現有技術合金，鋁和鎂二者的總含量必須被控制在0.15-0.40%。業已發現，這就可使碳含量變成現有技術的一半，換言之，從以前的最大0.02%變成本專利技術合金的最大0.01%。這就允許取消鐵含量最高為2.0%的極限，按照現有技術在現有普通NiMo28合金中的通常作法那樣。這是因為僅僅由于碳含量低的結果，此時碳化物沉淀的趨勢是如此之低，以致由于現有技術合金中同時存在鐵，碳的加速作用就微不足道了。NiMo30合金中的鐵含量的上限采用7.0%，因為不這樣將會使抗腐蝕性極顯著地降低。本專利技術的合金也考慮采用該上限。此外，本專利技術合金要采用至少1.0%鐵含量的較低極限。這可以相當大地防止延性降低，否則，在化工設備建造時(如焊接期間)的熱應力狀態下就會發生延性降低，這就實際上可能避免在使用這種材料時擔心產生裂紋。下面將根據實驗結果來說明本專利技術合金。將本專利技術三種具體合金A、B和C(表1)軋制成厚度為12mm的板材，進行固溶退火，然后在水中急冷。接著在650-950℃之間的溫度范圍內經過0.1-8小時時效，通過對ISO-V試樣進行缺口沖擊功試驗來測定其熱穩定性，隨后同現有技術NiMo28合金的熱穩定性對比。這種現有技術NiMo28合金的鐵含量低于1%，僅有0.11%，而本專利技術的三種具體合金(表2)的鐵含量分別為1.13%、1.75%和5.86%。該結果示于表2。例如，以表2中的在700℃的時效影響為例，可以看出，現有技術NiMo28合金在0.1小時后的缺口沖擊功為225J，隨著時效時間增加在8小時后缺口沖擊功降低到38J。相反，本專利技術的A合金在700℃0.1小時后卻具有明顯較大的數值＞300J;甚至在1小時時效后，179J的數值仍然遠遠超過相應的現有技術NiMo28合金的數值，僅在8小時后該數值降低到稍微低于后者在此時顯示的數值。同現有技術相比，延性的類似延遲降低適用于本專利技術B合金，而尤其是鐵含量為5.86%的C合金。如果我們考慮到例如在800℃的時效影響，本專利技術合金的優點就更為明顯。在這種情形下，現有技術NiMo28合金在0.1小時后的缺口沖擊功已經僅為35J，而本專利技術的合金A和B的缺口沖擊功仍然超過200J。隨著時效時間逐漸增加，現有技術NiMo28合金在8小時后的缺口沖擊功減少到只有13J，而本專利技術的A、B和C合金此時的缺口沖擊功仍然為150J。此外，表3示出了在700℃1小時時效后在拉伸試檢中測定的機械性能值。可以看出，甚至在這種熱應力下，本專利技術的B合金在斷裂后伸長A5是24%，并在斷裂后面縮Z是26%。C合金也顯示出類似的良好結果。本專利技術的C合金同現有技術NiMo28合金對比進行抗腐蝕性試驗。所用試驗介質例如是通常用于鎳-鉬合金的鹽酸溶液，以試驗它在實際應用中的適用性。本專利技術的合金選擇5.86%的高鐵含量的具體C合金。結果示于表4，可以看出，當按照在IronandSteelTestsheet(StahlEisen-Prüfblatt)(SEP)1877，ProcedureⅢ中規定的程序進行晶間腐蝕(IC)試驗時，本專利技術的合金不出現晶間腐蝕(IC)。當按照DuPont規范SW800M進行試驗時，由于腐蝕從本專利技術合金失掉的重量小于NiMo28合金的最大允許量。甚至按照Lummus規范對焊接螺栓進行試驗時(對于鎳-鉬合金也是常常要求的試驗)，本專利技術的合金也滿意地處于通常預期的范圍內，即便使用5.86%高鐵含量的具體合金C。因此，連同本專利技術合金在熱應力下的延性損失小，所以它也能被用于焊接構件而無需熱后處理。從而，在本專利技術合金中，在熱穩定性方面所達到的優點并不被任何抗腐蝕性方面的缺點所抵消。正相反，使用在上述情形中通常使用的試驗介質，本專利技術合金的抗腐蝕性是極好的。本專利技術合金的鉻含量為0.4-1.5%。因為這種水平的鉻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種奧氏體鎳－鉬合金，它在還原介質中具有杰出的抗腐蝕性，并在６５０－９５０℃溫度范圍內具有極好的熱穩定性，其特征在于成分為（重量％）：鉬：２６．０－３０．０％鐵：１．０－７．０％鉻：０．４－１．５％錳：最多１．５％硅：最多０．０５％鈷：最多２．５％磷：最多０．０４％硫：最多０．０１％鋁：０．１－０．５％鎂：最多０．１％銅：最多１．０％碳：最多０．０１％氮：最多０．０１％其余為鎳以及由于熔煉而造成的常規雜質、間隙熔解元素（碳＋氮）的總含量被限制在最大為０．０１５％，元素（鋁＋鎂）的總和被控制在０．１５－０．４０％范圍內。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M科勒，U霍伯那，J布斯，
申請(專利權)人：克魯普德國聯合金屬制造有限公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]