專利名稱：：超耐高溫鎳鉻合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鎳鉻合金材料及其制造方法，尤其是一種耐高溫鎳鉻合金及其制造方法。
背景技術(shù)：
：目前普通耐高溫合金材料如CH104(KCH3030等材料的耐高溫性能不夠，只能在600°C120(TC之間的溫度下工作，而且時(shí)間不長，耐高溫、耐氧化性都很不夠。目前常見的鎳鉻合金材料如2Crl3Ni13、2Crl5Ni20、1Crl6Ni25等耐高溫性能都不夠理想，即便是Cr20Ni80等一系列高電阻電熱合金其使用的最高溫度也只能達(dá)到1200°C。因此，當(dāng)材料需要在1200。C以上高溫情況下使用，如將其應(yīng)用于大型電烘箱、微波爐、洗衣機(jī)、點(diǎn)火器之中時(shí)，就會(huì)帶來許多問題。從國際上來看，美國耐熱合金國際公司對(duì)外售出的803合金材料，是專門為石化、化工和熱加工環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的一種鎳鉻合金，其熔點(diǎn)也只達(dá)到了130(TC,而且其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等物化性能也不夠理想。在制造生產(chǎn)類似耐高溫合金材料時(shí)，在冶煉、熱處理方面很容易發(fā)生材料開裂、波浪形等問題。為了克服這些缺點(diǎn)，本人2006年曾提出了一項(xiàng)發(fā)明專利申請(qǐng)大膽在材料中加入少量銅鋁元素，在此基礎(chǔ)上本人發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)發(fā)明由于參3數(shù)控制特別是銅元素控制仍不夠精準(zhǔn)，其生產(chǎn)出來的材料有時(shí)仍不能耐受高溫，故產(chǎn)品的耐高溫性能及抗拉強(qiáng)度等質(zhì)量指標(biāo)不夠穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題是提供一種有較高熔點(diǎn)能夠長時(shí)間耐受130(TC以上高溫的，且同時(shí)具有較好抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的鎳鉻合金材料及其制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案是一種超耐高溫鎳鉻合金及其制造方法，基本由以下成分的重量百分比組成Cn21~25,Ni:58~63,1《A1《1.7,0.5《Cu《1.0,0<(XO.l,0<Si《0.5,0<Mn".O,0<S<0.015,Fe為余量。采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有常見的鎳鉻合金相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是1、耐高溫性能明顯增強(qiáng)。通過調(diào)整配比，產(chǎn)品的耐高溫、耐氧化性能明顯得到了提高，其熔點(diǎn)可以超過140(TC，比803耐高溫合金材料130(TC的熔點(diǎn)要高，更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般耐高溫合金材料所能耐受的100(TC110(TC,可以長時(shí)間的工作在1300°C136(TC的高溫下。2、綜合性能明顯改善。按照傳統(tǒng)的觀念和公知的做法是，Cu含量如果超過0.5%,會(huì)降低合金的耐腐蝕性，Al在合金中可能會(huì)對(duì)合金的耐腐蝕性及機(jī)械性能產(chǎn)生不好的影響，總是固執(zhí)的認(rèn)為在合金材料中這兩種元素含量越低越好。本發(fā)明專利申請(qǐng)的構(gòu)思是恰恰恰相反，有意在合金材料中添加一定含量和配比的銅、鉬元素，通過這兩種元素的加入和其他元素的相互作用，最終使得本發(fā)明專利申請(qǐng)的鎳鉻合金材料能夠長時(shí)間耐受130CTC以上高溫的，且同時(shí)具有較好抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的。多次試驗(yàn)所得結(jié)果證明，本發(fā)明使合金材料的金相組織得到明顯改善，同時(shí)兼顧了強(qiáng)度、使產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度大增加了40%，屈服強(qiáng)度增加了35%，伸長率增加了35%。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3、成本效益較高。通過配比的調(diào)整，本發(fā)明的產(chǎn)品價(jià)格要比普通鎳鉻合金材料要高，但由于其大大提高了產(chǎn)品的耐高溫性能，其綜合性能也得到了明顯改善，產(chǎn)品檔次隨之得到了明顯提高了，相比之下，其成本還是降低了。本發(fā)明的具體原理是鉻(Cr)能顯著提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性、抗氧化性、耐腐蝕性，可以作為耐高溫合金材料的重要合金元素，但鉻同時(shí)也有降低塑性和韌性的不足，故而也不宜過多，本發(fā)明將鉻重量百分比控制在21%~25%之間。鎳(Ni)具有良好的可成形性，能增強(qiáng)合金材料的強(qiáng)度、塑性和韌性，對(duì)酸堿也有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力，但由于鎳是較稀缺的資源，價(jià)格較高，鎳也不宜過多，故而本發(fā)明將鉻重量百分比控制在58%~63%之間。鋁(Al)因其熔點(diǎn)并不高只有66(TC，故而一般在制造耐高溫材料時(shí)很少加入鋁，總認(rèn)為該元素對(duì)材料質(zhì)量有影響而要求盡可能減少該元素，或明確限制其不得超過某一比值如2%。但本發(fā)明考慮鋁具有有較好的延展性、抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用還可顯著提高合金材料的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力，所以本發(fā)明大膽保留或有意識(shí)添加該元素，使鋁重量百分比控制在1%~1.7%之間。銅(Cu)元素的加入會(huì)提高合金材料的強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能，缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，降低合金材料的機(jī)械性能，所以本發(fā)明將銅重量百分比控制在0.5%~1%之間。錳(Mn)是良好的脫氧劑和脫硫劑，可以改善合金材料的熱加工性能，但不能過多，故而本發(fā)明將錳重量百分比控制不超過1%即可。硫(S)在通常情況下是有害元素，易使合金材料產(chǎn)生熱脆性，降低合金材料的延展性、韌性、耐腐蝕性，易在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋，一般在鎳鉻合金中作為雜質(zhì)存在，故而本發(fā)明將硫重量百分比控制在0.015%之下。硅(Si)能提高合金的彈性極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，其與鉻的結(jié)合還可提高材料抗腐蝕性和抗氧化的性能，但一般在鎳鉻合金中作為雜質(zhì)存在，故而本發(fā)明將硅重量百分比控制在不超過0.5%。碳(C)一般在鎳鉻合金中作為雜質(zhì)存在，含碳量增加可使屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，為了保證本發(fā)明的性能符合要求，故而本發(fā)明將碳重量百分比控制在不超過0.1%。由于本發(fā)明中產(chǎn)品成分配比做了調(diào)整，且加入了銅、鋁，對(duì)傳統(tǒng)的現(xiàn)行的鎳鉻合金制造方法進(jìn)行了改進(jìn)，包括如下步驟第一步，按上述合金成分進(jìn)行配料后，進(jìn)行冶煉；第二步，進(jìn)行二次精煉；第三步，進(jìn)行熱加工，先加熱至900°C-120(TC，保溫1040分鐘后進(jìn)行在鍛造；第四步，進(jìn)行冷加工；第五步，進(jìn)行水冷卻。'釆用了上述制造方法后，與傳統(tǒng)方法相比具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)一是在工藝流程中打破常規(guī)釆用了多次熔煉，改變其金相組織，使其力學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)性能得到了改善，使產(chǎn)品的純度得到了提高。二是釆用先加熱后保溫的方式克服了鍛造加熱時(shí)溫度有時(shí)偏高偏低的現(xiàn)象，解決了生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的熱鍛造時(shí)開裂的問題。三是改常用的風(fēng)冷為水冷減緩了冷卻速度，解決了最后熱處理過程中容易出現(xiàn)的嚴(yán)重的波浪形狀。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1:耐高溫鎳鉻合金配方組成為C:O.l(重量百分比，下同)，Si:0.5,Mn:1.0,S:0,014,Cr:21,Ni:58，Al:1.0,Cu:1，F(xiàn)e為余量。按上述合金成分進(jìn)行配料后，進(jìn)行冶煉；第二步，進(jìn)行二次精煉；第三步，進(jìn)行熱加工，先加熱至90(TC，保溫40分鐘后進(jìn)行在鍛造；第四步，進(jìn)行冷加工；第五步，運(yùn)用水冷卻進(jìn)行熱處理。實(shí)施例2:耐高溫鎳鉻合金配方組成為C:0.08(重量百分比，下同)，Si:0.5，Mn:1.0,S:0.014,Cr:25,Ni:63，Al:1.7,Cu:0.5，F(xiàn)e為余量。按上述合金成分進(jìn)行配料后，進(jìn)行冶煉；第二步，進(jìn)行二次精煉；第三步，進(jìn)行熱加工，先加熱至120(TC，保溫io分鐘后進(jìn)行在鍛造；第四步，進(jìn)行冷加工；第五步，運(yùn)用水冷卻進(jìn)行熱處理。實(shí)施例3:耐高溫鎳鉻合金配方組成為C:0.05(重量百分比，下同)，Si:0.1，Mn:0.3,S:0.008，Cr:23,Ni:60,Al:1.01，Cu:0.51,Fe為余量。按上述合金成分進(jìn)行配料后，進(jìn)行冶煉；第二步，進(jìn)行二次精煉；第三步，進(jìn)行熱加工，先加熱至95(TC，保溫15分鐘后進(jìn)行在鍛造；第四步，進(jìn)行冷加工；第五步，運(yùn)用水冷卻進(jìn)行熱處理。實(shí)施例4:耐高溫鎳鉻合金配方組成為C:O.01(重量百分比，下同)，Si:0.01，Mn:O.01,S:0.005，Cr:24,Ni:62,Al:1.69，Cu:0.99,Fe為余量。按上述合金成分進(jìn)行配料后，進(jìn)行冶煉；第二步，進(jìn)行二次精煉；第三步，進(jìn)行熱加工，先加熱至105(TC,保溫20分鐘后進(jìn)行在鍛造；第四步，進(jìn)行冷加工；第五步，運(yùn)用水冷卻進(jìn)行熱處理。實(shí)施例5:耐高溫鎳鉻合金配方組成為C:O.01(重量百分比，下同)，Si:0.01，Mn:O.01,S:0.005，Cr:24,Ni:62,Al:1,35，Cu:0.75,Fe為余量。按上述合金成分進(jìn)行配料后，進(jìn)行冶煉；第二步，進(jìn)行二次精煉；第三步，進(jìn)行熱加工，先加熱至100(TC,保溫20分鐘后進(jìn)行在鍛造；第四步，進(jìn)行冷加工；第五步，運(yùn)用水冷卻進(jìn)行熱處理。8權(quán)利要求1、一種超耐高溫鎳鉻合金及其制造方法，基本由以下成分的重量百分比組成Cr21～25，Ni58～63，1≤Al≤1.7，0.5≤Cu≤1.0，0＜C≤0.1，0＜Si≤0.5，0＜Mn≤1.0，0＜S＜0.015，F(xiàn)e為余量。2、一種制造權(quán)利要求1所述的超耐高溫鎳鉻合金的方法，包括如下步驟:第一步，按上述合金成分進(jìn)行配料后冶煉；第二步，進(jìn)行二次精煉；第三步，進(jìn)行熱加工，先加熱至90(TC120(TC,保溫1040分鐘后進(jìn)行鍛造；第四步，進(jìn)行冷加工；第五步，進(jìn)行水冷卻。全文摘要本發(fā)明提供了一種有較高熔點(diǎn)能夠長時(shí)間耐受1300℃以上高溫，且同時(shí)具有較好抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的超耐高溫鎳鉻合金及其制造方法，成分的重量百分比為基本由以下成分的重量百分比組成Cr21～25，Ni58～63，1≤Al≤1.7，0.5≤Cu≤1.0，0＜C≤0.1，0＜Si≤0.5，0＜Mn≤1.0，0＜S＜0.015，F(xiàn)e為余量。制造方法包括下列步驟按上述合金成分進(jìn)行配料后冶煉；進(jìn)行二次精煉；先加熱至900℃～1200℃，保溫10～40分鐘后進(jìn)行在鍛造；進(jìn)行冷加工；進(jìn)行水冷卻。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提高了合金的耐高溫性能和抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，具有較好的綜合效益，所述的制造方法解決了合金冶煉、熱處理的問題，提高了產(chǎn)品的純度。文檔編號(hào)C22C1/00GK101684530SQ200810156128公開日2010年3月31日申請(qǐng)日期2008年9月28日優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日發(fā)明者杭正奎申請(qǐng)人:杭正奎