具有良好可加工性、耐蠕變性和耐腐蝕性的鎳-鉻-合金的制作方法
【專(zhuān)利摘要】鎳-鉻-合金，具有(以重量％計(jì))29至37％的鉻，0.001至1.8％的鋁，0.10至7.0％的鐵，0.001至0.50％的硅，0.005至2.0％的錳，0.00至1.00％的鈦和/或0.00至1.10％的鈮，各0.0002至0.05％的鎂和/或鈣，0.005至0.12％的碳，0.001至0.050％的氮，0.001至0.030％的磷，0.0001-0.020％的氧，至多0.010％的硫，至多2.0％的鉬，至多2.0％的鎢，余量為鎳和由方法造成的常見(jiàn)雜質(zhì)，其中必須滿(mǎn)足如下關(guān)系：Cr+Al>30(2a)和Fp≤39.9(3a)，其中Fp＝Cr+0.272*Fe+2.36*Al+2.22*Si+2.48*Ti+1.26*Nb+0.374*Mo+0.538*W-11.8*C(4a)，其中Cr、Fe、Al、Si、Ti、Nb、C、W和Mo為相關(guān)元素的以質(zhì)量％表示的濃度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有良好可加工性、耐蠕變性和耐腐蝕性的鎳-鉻-合金
[0001] 本發(fā)明涉及鎳-鉻-合金，其具有良好的高溫耐腐蝕性，良好的耐蠕變性和改進(jìn)的 可加工性。
[0002] 具有不同的鎳含量、鉻含量和鋁含量的鎳合金長(zhǎng)期以來(lái)用在爐結(jié)構(gòu)和化學(xué)以及石 油化學(xué)工業(yè)中。對(duì)于所述應(yīng)用來(lái)說(shuō)，需要即使在滲碳?xì)夥障氯匀涣己玫母邷啬透g性和良 好的耐熱性/耐蠕變性。
[0003] 通常注意到表1中給出的合金的高溫耐腐蝕性隨著鉻含量的增加而升高。所有這 些合金形成鉻氧化物層（Cr 203)，具有位于其下方的或多或少封閉的Al2〇3層。少量添加強(qiáng) 親氧元素例如Y或Ce改進(jìn)了抗氧化性。在應(yīng)用領(lǐng)域中的使用過(guò)程中，鉻含量緩慢消耗從而 形成保護(hù)層。因此，通過(guò)更高的鉻含量提高材料的壽命，因?yàn)樾纬杀Ｗo(hù)層的元素鉻的更高 含量推遲如下時(shí)間點(diǎn)，在所述時(shí)間點(diǎn)Cr-含量低于臨界極限并且形成除了 Cr203之外的其他 氧化物，例如含鐵氧化物和含鎳氧化物。在需要時(shí)，通過(guò)加入鋁和硅實(shí)現(xiàn)高溫耐腐蝕性的進(jìn) 一步升高。從一定的最低含量開(kāi)始，這些元素在氧化鉻層下方形成封閉層并且因此減少鉻 的消耗。
[0004] 在滲碳?xì)夥眨–O、H2、CH4、C02、H 20混合物）下，碳可能滲入材料從而可能造成內(nèi)部 碳化物的形成。這造成缺口沖擊韌性的損失。熔點(diǎn)也可能降低至極低的值（至多350°C) 并且由于基質(zhì)中鉻的貧化而可能造成轉(zhuǎn)變過(guò)程。
[0005] 通過(guò)具有低的碳溶解度和低的碳擴(kuò)散速度的材料實(shí)現(xiàn)對(duì)滲碳的高抵抗性。鎳合金 因此通常比鐵基合金更抵抗?jié)B碳，因?yàn)殒囍械奶紨U(kuò)散和碳溶解度均低于鐵中的碳擴(kuò)散和碳 溶解度。鉻含量的升高通過(guò)形成保護(hù)性氧化鉻層而造成更高的抗?jié)B碳性，這是因?yàn)樵谟糜?形成所述保護(hù)性氧化鉻層的氣體中的氧氣分壓不足。在極低的氧氣分壓下，可以使用形成 氧化硅構(gòu)成的層或更穩(wěn)定的氧化鋁層的材料，所述氧化硅層或更穩(wěn)定的氧化鋁層在顯著更 低的氧氣含量下仍然可以形成保護(hù)性氧化物層。
[0006] 在碳活性>1的情況下，在鎳基合金、鐵基合金或鈷基合金中可能出現(xiàn)所謂的"金 屬塵化"。合金在與過(guò)飽和氣體接觸時(shí)可能吸收大量的碳。在碳過(guò)飽和的合金中發(fā)生的離 析過(guò)程造成材料損壞。此時(shí)合金分解成金屬顆粒、石墨、碳化物和/或氧化物的混合物。所 述類(lèi)型的材料損壞在500°C至750°C的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)。
[0007] 出現(xiàn)金屬塵化的通常條件為強(qiáng)滲碳性CO、H2或CH4的氣體混合物，如在氨合成、甲 醇設(shè)備、冶金過(guò)程以及淬火爐中出現(xiàn)的氣體混合物。
[000S] 對(duì)金屬塵化的抵抗性隨著合金的鎳含量的增加而呈升高趨勢(shì)（Grabke，H. J.， Krajak，R.，Milller-Lorenz，Ε·Μ·，StrauP，S_ :Materials and Corrosion 47(1996)，第 4%頁(yè)），然而即使是鎳合金也通常不能抵抗金屬塵化。
[0009]鉻含量和鋁含量在金屬塵化條件下對(duì)耐腐蝕性具有顯著影響（參見(jiàn)圖D。具有低 鉻含量的鎳合金（如合金Alloy 600,參見(jiàn)表1)在金屬塵化條件下具有相對(duì)高的腐蝕速度。 具有25%的鉻含量和2.3%的鋁含量的鎳合金八11〇7 60204(_6025)以及具有30%的鉻 含量的 Alloy 69〇(N〇6690)顯著更具抵抗力（Hermse，C.G.M.和 van Wortel，J. C. :Metal dusting ：relationship between alloy composition and degradation rate. Corrosion 已叫丨1!661^叩，8￡^6以^31^16(：1111〇1(^744(2009)，第182 - 185頁(yè)）。對(duì)金屬塵化的抵抗能 力隨著Cr+Al的總和而升高。
[0010] 在給定溫度下的耐熱性或耐蠕變性特別通過(guò)高的碳含量得以改進(jìn)。然而高含量的 混晶凝固元素例如鉻、鋁、硅、鉬和鎢也改進(jìn)耐熱性。在500°C至900°C的范圍內(nèi)，加入鋁、鈦 和/或鈮（即通過(guò)Y ' -相和/或Y 〃-相的沉淀）可以改進(jìn)抵抗性。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)例列于表中。
[0012] 由于大于1.8%的高的鋁含量，已知合金例如八11〇7 6020八(腸6025)、411〇7 693(N06693)或 Alloy 603(N06603)相比于Alloy600(N06600)或 Alloy 601(N06601) 的出色的耐腐蝕性。由于其高的鉻含量和/或鋁含量，Alloy 602 CA(N06025)、Alloy 693(N06693)、Alloy 603(N06603)和Alloy 690(N06690)具有出色的抗?jié)B碳性或抗金屬塵 化性。同時(shí)合金例如 Alloy 602 CA(N06025)、Alloy 693 (N06693)或 Alloy 603 (N06603) 由于高的碳含量或鋁含量而在出現(xiàn)金屬塵化的溫度范圍內(nèi)具有出色的耐熱性或耐蠕變性。 Alloy 6〇2CA(N〇6〇25)和Alloy 6〇3(N06603)本身在超過(guò)100(TC的溫度下仍然具有出色 的耐熱性或耐蠕變性。然而由于高的鋁含量而損壞可加工性，其中鋁含量越高，損壞越劇 烈（Alloy 693-N06693)。同樣情況更大程度地適用于硅，其與鎳形成低熔點(diǎn)金屬間相。在 Alloy 602 CA(N06025)或Alloy 603(N06603)中，由于高的初生碳化物含量使得冷壓加工 性特別有限。
[0013] US 6623869B1公開(kāi)了一種金屬材料，所述金屬材料由彡0.2%的C、0.01-4%的 Si、0. 05 - 2. 0% 的 Μη、彡 0. 04%的 P、彡 0· 015%的 S、10-35%的 Cr、30-78%的 Ni、0. 005 -4· 5%的Α1、0·005 - 0· 2%的N和至少一種元素〇. 015-3%的Cu或0.015-3%的Co組成，余 量至100%的鐵。在此，40Si+Ni+5Al+40N+10(Cu+Co)的值不低于50,其中元素符號(hào)表示相 應(yīng)兀素的含量。所述材料在可能出現(xiàn)金屬塵化的環(huán)境中具有出色的耐腐蝕性，并且因此可 以用在石油精煉設(shè)備或石油化學(xué)設(shè)備中的爐管、管系統(tǒng)、換熱管等中，并且可以顯著改進(jìn)設(shè) 備的壽命和安全性。
[0014] EP 0 549 286 公開(kāi)了 耐高溫 Ni-Cr-合金，包含 55 - 65% 的犯、19-25%的0、 1 -4. 5%的 A1、0. 045 -0· 3%的 Υ、0· 15 - 1%的 Ti、0. 005 -0· 5%的 C、0. 1 - 1. 5%的 Si、 0 - 1%的Μη和至少0. 005%的選自Mg、Ca、Ce的至少一種元素的總和、<〇· 5%的Mg+Ca的 總和、<1 % 的 Ce、0. 0001 - 0. 1 % 的 B、0 - 0. 5 % 的 Zr、0_ 0001 - 0. 2 % 的 N、0 - 10 % 的 Co、 0 - 0· 5%的 Cu、0 - 0· 5%的 Mo、0 - 0· 3%的 Nb、0 - 0· 1%的 V、0 - 0· 1%的 W，余量為鐵和雜 質(zhì)。 t〇〇15]本發(fā)明所基于的目的在于，設(shè)計(jì)鎳-鉻-合金，所述鎳-鉻-合金超越Alloy 690 的抗金屬塵化性，從而保證出色的抗金屬塵化性，但是同時(shí)具有
[0016] ?良好的相穩(wěn)定性
[0017] ?良好的可加工性
[0018] ?與Alloy 601或Alloy 69〇相似的在空氣中的良好的耐腐蝕性。
[0019] 還希望的是，合金還具有
[0020] ?良好的耐熱性/耐蠕變性。
[0021]通過(guò)鎳-鉻-合金實(shí)現(xiàn)所述目的，所述鎳-鉻-合金具有（以重量％計(jì)）29至37% 的鉻，0.001至I·8%的鋁，0· 10至7.0%的鐵，0.001至〇_5〇%的硅，0.005至2.0%的錳， 0. 00至1. 00 %的鈦和/或0. 00至1. 10 %的鈮，各0. 0002至0. 05 %的鎂和/或鈣，ο. 005 至 0. 12%的碳，0.001 至 0.050%的氮，0.001 至 0.030%的磷，0.0001-0· 020%的氧，至多 0. 010%的硫，至多2. 0%的鉬，至多2. 0%的鎢，余量為鎳和由方法造成的常見(jiàn)雜質(zhì)，其中 必須滿(mǎn)足如下關(guān)系：
[0022] Cr+Al>30 (2a)
[0023] 和 Fp 彡 39. 9 (3a)
[0024] 其中 Fp = Cr+0_ 272*Fe+2· 36*A1+2. 22*Si+2. 48*Ti+l. 26*Nb+0_ 374*Μ〇+0· 538*W -11.8*C (4a)
[0025] 其中046、八1、3丨、11、恥、]\1〇、1和(：為相關(guān)元素的以質(zhì)量％表示的濃度。
[0026] 本發(fā)明的主題的優(yōu)選實(shí)施方案取自從屬權(quán)利要求。
[0027] 元素鉻的伸展范圍在29和37%之間，其中優(yōu)選的范圍可以如下調(diào)整：
[0028] -30 至 37%
[0029] -31 至 37%
[0030] -31 至 36%
[0031] -32 至 35%
[0032] -32 至 36%
[0033] ->32 至 37%
[0034] 銀含量在〇. 001和1. 8%之間，其中在此也根據(jù)合金的使用領(lǐng)域，優(yōu)選的錯(cuò)含量可 以如下調(diào)整：
[0035] -0.001 至 1.4%
[0036] -0.001 至 1.3%
[0037] -0.001 至 <1.0%
[0038] -0.001 至 0.60%
[0039] -0.01 至 0.60%
[0040] -0.10 至 0.60%
[0041] -0·20 至 0.60%
[0042] 鐵含量在〇. 1和7. 0%之間，其中取決于應(yīng)用領(lǐng)域，可以調(diào)整在如下伸展范圍內(nèi)的 一定的含量：
[0043] -0.1-4.0%
[0044] -0. 1-3. 0%
[0045] -0. 1-<2. 5%
[0046] -0. 1-2. 0%
[0047] -0.1-1.0%
[0048] 硅含量在〇· 〇〇1和0· 50%之間。優(yōu)選可以在合金中在伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整Si :
[0049] -0. 001-0. 20%
[0050] -0· 001-C0· 10%
[0051] -0. 001-<0, 05%
[0052] -0.01-<0.20%
[0053] 同樣情況適用于可以以〇. 〇〇5至2. 〇%包含在合金中的元素錳?；蛘咭部上氲饺?下伸展范圍：
[0054] -0. 005-0. 50%
[0055] -0. 005-0. 20%
[0056] -0. 005-0. 10%
[0057] -0. 005-<0. 05%
[0058] -0. 01-<0. 20%
[0059] 鈦含量在〇· 〇〇和1.0%之間。優(yōu)選可以在合金中在伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整Ti :
[0060] -0. 001-<1. 00%
[0061] -0. 001-0. 60%
[0062] -0. 001-0. 50%
[0063] -0. 01-0. 50%
[0064] -0. 10-0. 50%
[0065] -0. 10-0. 40%
[0066] Nb含量在0· 00至1. 1 %之間。優(yōu)選可以在合金中在伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整他：
[0067] -0. 001-1. 0%
[0068] -0. 001-<0. 70%
[0069] -0. 001-<0. 50%
[0070] -0. 001-0. 30%
[0071] -0. 01-0. 30%
[0072] -0. 10-1. 10%
[0073] -0. 20-0. 80%
[0074] -0. 20-0. 50%
[0075] -0. 25-0. 45%
[0076] 也可以以0. 0002至0. 05%的含量包含鎂和/或鈣。優(yōu)選存在這樣的可能性，在合 金中如下調(diào)整各所述元素：
[0077] -0. 0002-0. 03%
[0078] -0. 0002-0. 02%
[0079] -0. 0005-0. 02%
[0080] -0. 001-0. 02%
[0081] 合金包含0. 005至0. 12%的碳。優(yōu)選可以在合金中在伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整碳：
[0082] -0. 01-0. 12%
[0083] -0. 02-0. 12%
[0084] -0.03-0.12%
[0085] -0.05-0.12%
[0086] -0. 05-0. 10%
[0087] 同樣情況以相同方式適用于含量在0. 001和0. 05%之間的元素氮。優(yōu)選的含量可 以如下給定：
[0088] -0. 003-0. 04%
[0089] 合金還以在0. 001和0. 030%之間的含量包含磷。優(yōu)選的含量可以如下給定：
[0090] -0. 001 -0. 020%
[0091] 合金還包含含量在0. 0001和0. 020%之間，特別是〇· 0001至〇. 010%的氧。
[0092] 元素硫在合金中可以如下給定：
[0093] -至多 0.010%
[0094] 鑰和鎢以各自至多2. 0%的含量單獨(dú)或組合包含在合金中。優(yōu)選的含量可以如下 給定：
[0095] -Mo 至多 1.0%
[0096] -W 至多 1.0%
[0097] -Mo 至多 <0.50%
[0098] -W 至多 <0.50%
[0099] -Mo 至多 <0.05%
[0100] -W 至多 <0.05%
[0101] 在Cr和A1之間必須滿(mǎn)足下式，從而得到對(duì)金屬塵化的足夠的抵抗力：
[0102] Cr+Al>30 (2a)
[0103] 其中Cr和A1為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。
[0104] 優(yōu)選的范圍如下調(diào)整
[0105] Cr+Al ^ 31 (2b)
[0106] 還必須滿(mǎn)足下式，從而得到足夠的相穩(wěn)定性：
[0107] Fp ^ 39.9 (3a)
[0108] 其中 Fp = Cr+0. 272*Fe+2. 36*Α1+2· 22*Si+2. 48*Ti+l. 26*Nb+0. 374*Μ〇+0· 538*W -11.8*C (4a)
[0109] 其中Cr、Fe、Al、Si、Ti、Nb、Mo、W和C為相關(guān)元素的以質(zhì)量％表示的濃度。
[0110] 優(yōu)選的范圍可以如下調(diào)整：
[0111] Fp ^ 38. 4 (3b)
[0112] Fp ^ 36. 6 (3c)
[0113] 任選地可以在合金中以〇· 01至0.20%的含量調(diào)整元素釔。優(yōu)選可以在合金中在 伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整Υ:
[0114] -0. 01-0. 15%
[0115] -0. 01-0. 10%
[0116] -0. 01-0. 08%
[0117] -0. 01-0. 05%
[0118] -0. 01-<0. 045%
[0119] 任選地可以在合金中以〇. 〇〇1至〇· 20%的含量調(diào)整元素鑭。優(yōu)選可以在合金中在 伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整La:
[0120] -0. 001-0. 15%
[0121] -0. 001-0. 10%
[0122] -0. 001-0. 08%
[0123] -0. 001-0. 05%
[0124] -0. 01-0. 05%
[0125] 任選地可以在合金中以〇. 001至〇. 20%的含量調(diào)整元素 Ce。優(yōu)選可以在合金中 在伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整Ce :
[0126] -0. 001-0. 15%
[0127] -0. 001-0. 10%
[0128] -0. 001-0. 08%
[0129] -0. 001-0. 05%
[0130] -0.01-0.05%
[0131] 任選地，在同時(shí)加入Ce和La時(shí)也可以以〇· 〇〇1至〇· 20%的含量使用含鈰的稀土 元素合金（Cer-Mischmetall)。優(yōu)選可以在合金中在伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整含鈰的稀土元素 合金：
[0132] -0. 001-0. 15%
[0133] -0. 001-0. 10%
[0134] -0. 001-0. 08%
[0135] -0. 001-0. 05%
[0136] -0. 01-0. 05%
[0137] 在需要時(shí)也可以在合金中加入Zr。鋯含量在0.01和0· 20%之間。優(yōu)選可以在合 金中在伸展范圍內(nèi)如下調(diào)整Zr :
[0138] -0.01-0. 15%
[0139] -0. 01-<0, 10%
[0140] -0. 01-0. 07%
[0141] -0. 01-0. 05%
[0142] 任選地，鋯也可以完全或部分被如下替代
[0143] -0.001-0.2% 的鉿。
[0144] 任選地，合金中也可以包含0.001至0.60%的鉭。
[0145] 任選地，元素硼可以以如下含量包含在合金中：
[0146] -0. 0001-0. 008%
[0147] 優(yōu)選的硼含量可以如下給定：
[0148] -0. 0005-0. 008%
[0149] -0. 0005-0. 004%
[0150] 合金還可以在需要時(shí)包含在0. 00至5· 0%之間的鈷，所述鈷還可以如下限制：
[0151] -0.01 至 5.0% *
[0152] -0.01 至 2.0%
[0153] -0.1 至 2.0%
[0154] -0.01 至 0.5%
[0155] 合金中在需要時(shí)還可以包含至多0.5%的Cu。
[0156] 銅含量還可以如下限制：
[0157] -至多 <0.05%
[0158] -至多 <0.015%
[0159] 如果合金中包含Cu，式4a中的一項(xiàng)必須如下用Cu補(bǔ)充：
[0160] Fp = Cr+0_ 272*Fe+2. 36*Α1+2· 22*Si+2. 48*Ti+l_ 26*Nb+0. 477*Cu+0. 374*M〇+0. 538*W-11.8*C (4b)
[0161] 其中〇、？631、3丨、11、恥、(：11、1〇、1和(：為相關(guān)元素的以質(zhì)量％表示的濃度。
[0162] 合金中在需要時(shí)還可以包含至多0.5%的釩。
[0163] 最后，作為雜質(zhì)的元素鉛、鋅和錫可以以如下含量給定：
[0164] Pb 至多 0_0〇2%
[0165] Zn 至多 0.002%
[0166] Sn 至多 0.002%。
[0167] 還可以滿(mǎn)足下式，其保證了特別良好的可加工性：
[0168] Fa ^ 60 (5a)
[0169] 其中 Fa = Cr+6. 15*Nb+20_ 4*Ti+201*C (6a)
[0170] 并且Cr、Ti、Nb和C為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。
[0171] 優(yōu)選的范圍可以如下調(diào)整：
[0172] Fa ^ 54 (5b)
[0173] 還可以滿(mǎn)足下式，其描述了特別良好的耐熱性或耐蠕變性：
[0174] Fk ^ 40 (7a)
[0175] 其中 Fk = Cr+l9*Ti+34· 3*Nb+10_ 2*Α1+12· 5*Si+98*C (8a)
[0176] 其中Cr、Ti、Nb、Al、Si和C為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度，
[0177] 優(yōu)選的范圍可以如下調(diào)整：
[0178] Fk 彡 45 (7b)
[0179] Fk 彡 49 (7c)
[0180] 如果合金中包含硼，式6a中的一項(xiàng)必須如下用硼補(bǔ)充：
[0181] Fk = Cr+19*Ti+34. 3*Nb+10. 2*A1+12. 5*Si+98*C+2245*B(8b)
[0182] 其中0、11、吣、六1、8;1、(：和8為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。
[0183] 根據(jù)本發(fā)明的合金優(yōu)選開(kāi)放熔融，然后在V0D或VLF裝置中處理。但是也有可能在 真空中熔融和澆鑄。然后將合金澆鑄成塊或以連續(xù)鑄造的形式澆鑄。然后任選地在900°C 和1270°C之間的溫度下使所述塊退火0· 1小時(shí)至70小時(shí)。還有可能額外使用ESU和/或 VAR熔融合金。然后將合金引入希望的半成品模具中。為此，任選在900°C和127〇°C之間的 溫度下退火〇· 1小時(shí)至70小時(shí)，然后進(jìn)行熱變形，任選進(jìn)行在900°C和1270°C之間的中間 退火0· 05小時(shí)至70小時(shí)。期間和/或結(jié)束時(shí)，材料表面可以任選（也可以多次）進(jìn)行化 學(xué)和/或機(jī)械蝕刻從而清洗。熱成形結(jié)束之后，可以任選在移動(dòng)的退火氣氛中或在水浴中 在期望的半成品模具中進(jìn)行變形程度最高達(dá)98%的冷成形，任選在保護(hù)氣體（例如氬氣或 氫氣）下任選進(jìn)行在700°C和1250°C之間的中間退火0. 1分鐘至70小時(shí)，然后進(jìn)行空氣冷 卻。然后在移動(dòng)的退火氣氛中或在水浴中任選在保護(hù)氣體（例如氬氣或氫氣）下在7〇〇°c 至125(TC的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固熔退火0. 1分鐘至70小時(shí)，然后進(jìn)行空氣冷卻。任選地，可 以在最后一次退火期間和/或在最后一次退火之后對(duì)材料表面進(jìn)行化學(xué)和/或機(jī)械清洗。
[0184] 根據(jù)本發(fā)明的合金可以良好地以產(chǎn)品形式帶材、板材、線材、棒材、縱向焊縫焊接 管和無(wú)焊縫管進(jìn)行制備和使用。
[0185] 這些產(chǎn)品形式以5μπι至600μπι的平均粒徑制得。優(yōu)選的粒徑范圍在2〇ym和 200 μ m之間。
[0186] 根據(jù)本發(fā)明的合金應(yīng)當(dāng)優(yōu)選用在滲碳條件占支配地位的領(lǐng)域中，例如石油化學(xué)工 業(yè)中的構(gòu)件，特別是管。其還適合用于爐結(jié)構(gòu)。
[0187] 進(jìn)行的測(cè)試;
[0188] 用Thermotech的程序JMatPro計(jì)算不同的合金變體在平衡時(shí)出現(xiàn)的相n使用 Thermotech的鎳基合金數(shù)據(jù)庫(kù)TTNI7作為計(jì)算的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0189] 可變形t牛在枏據(jù)Dm ΕΝ ISO 6892-1的拉伸試驗(yàn)中在室溫下確定。在此確定伸長(zhǎng) 極限RpQ.2、抗張強(qiáng)度&和斷裂伸長(zhǎng)率A。對(duì)斷裂樣本通過(guò)原始測(cè)量距離L。的延長(zhǎng)確定伸長(zhǎng) A ：
[0190] A= (Lu-L〇)/L〇100%= AL/L〇100%
[0191] 其中Lu =斷裂之后的測(cè)量長(zhǎng)度。
[0192] 根據(jù)測(cè)量長(zhǎng)度，斷裂伸長(zhǎng)率用指數(shù)進(jìn)行標(biāo)記：
[0193] 例如對(duì)于A5,測(cè)量長(zhǎng)度L。= 5 · d。，其中d。=圓形樣本的原始直徑。
[0194] 試驗(yàn)在直徑為6mm的圓形樣本上在測(cè)量范圍和30mm的測(cè)量長(zhǎng)度L0內(nèi)進(jìn)行。垂直 于半成品的變形方向進(jìn)行取樣。變形速度在R pa2時(shí)為1〇1?&/8,在Rm時(shí)為6. 710_3l/s (40% /分鐘）。
[0195] 在室溫下的拉伸試驗(yàn)中，伸長(zhǎng)率A的大小可以作為可變形性的量度。良好可加工 的材料應(yīng)該具有至少50 %的伸長(zhǎng)率。
[0196] 耐熱忡亦枏據(jù)DTN EN ISO 6892-2的熱拉伸試驗(yàn)中確定。與室溫下的拉伸試驗(yàn) (DIN EN ISO 6892-1)相似，在此確定伸長(zhǎng)極限Rpa2、抗張強(qiáng)度匕和斷裂伸長(zhǎng)率A。
[0197] 試驗(yàn)在直徑為6mm的圓形樣本上在測(cè)量范圍和30ram的起始測(cè)量長(zhǎng)度L。內(nèi)進(jìn)行。 垂直于半成品的變形方向進(jìn)行取樣。變形速度在R pa2時(shí)為8. 331(T51/S(0. 5% /min)，在& 時(shí)為 8. 3310-4l/s(5% /min)。
[0198] 在室溫下將樣本裝入拉伸試驗(yàn)機(jī)，在不用拉力負(fù)載的情況下加熱至期望的溫度。 在達(dá)到試驗(yàn)溫度之后，在無(wú)負(fù)載的情況下保持樣本1小時(shí)（600°C)或2小時(shí)（700-C至 1KKTC)用于溫度補(bǔ)償。然后用拉力使樣本負(fù)載，從而維持期望的伸長(zhǎng)速度，并且開(kāi)始試 驗(yàn)。
[0199] 材料的耐蠕變性隨著耐熱性的增加而改進(jìn)。因此耐熱性也用于評(píng)估不同材料的耐 蠕變性。
[0200] 審高淵度下的耐腐蝕件在1000Γ的氧化測(cè)試中在空氣中確定，其中試驗(yàn)每96小 時(shí)中斷一次并且確定由于氧化而造成的樣本的質(zhì)量變化。在試驗(yàn)中將樣本放置在陶瓷坩堝 中，從而接住任選剝落的氧化物，并且可以通過(guò)稱(chēng)重包含氧化物的坩堝確定剝落的氧化物 的質(zhì)量。剝落的氧化物的質(zhì)量和樣本的質(zhì)量變化的總和為每個(gè)樣本的總質(zhì)量變化。比質(zhì)量 變化是基于樣本表面積的質(zhì)量變化。在下文中提及的m Nrtt。表示剝落氧化物的比凈質(zhì)量變 化，表示剝落氧化物的比總質(zhì)量變化，mspall表不剝落氧化物的比質(zhì)量變化。試驗(yàn)在厚 度為約5mm的樣本上進(jìn)行。每個(gè)批次放置3個(gè)樣本，給出的值為這3個(gè)樣本的平均值。
[0201] 忡能說(shuō)明
[0202] 根據(jù)本發(fā)明的合金除了出色的抗金屬塵化性之外同時(shí)具有如下性能：
[0203] ?良好的相穩(wěn)定性
[0204] ?良好的可加工性，
[0205] ?與Alloy 601或Alloy 690相似的在空氣中的良好的耐腐蝕性。
[0206] 還希望的是
[0207] ?良好的耐熱性/耐蠕變性
[0208] 相穩(wěn)定性
[0209] 在加入Ti和/或Nb的鎳-鉻-鋁-鐵系統(tǒng)中可以根據(jù)合金含量形成不同的脆性 TCP-相例如拉夫斯相、σ -相或μ -相以及脆性η-相或ε -相（參見(jiàn)例如Ralf BUrgel， Handbuch der Hochtemperaturwerkstofftechnik，第 3 板，Vieweg 出版社，威斯巴登，2006， 第370 - 374頁(yè)）。例如N06690,批次111389(參見(jiàn)表2的典型組成）的取決于溫度的平衡 相份數(shù)的計(jì)算以計(jì)算的方式顯示出在720°C (TsBJ下以大量份數(shù)形成了 α-鉻（圖2中 的BCC相）。但是在分析上與基本材料極為不同的所述相難以形成。然而所述相的形成溫 度Ts BCC極聞，因此所述相完全可以出現(xiàn)，如例如在"Ε. Slevolden，J. Z. Albertsen. U. Fink, "Tjeldbergodden Methanol Plant :Metal Dusting Investigations"，Corrosion/2011,論 文編號(hào) 11144 (Houston, TX :NACE 2011)，第 15 頁(yè)"中針對(duì) Alloy 693 的變體（UNS 06693) 所述。所述相是脆性的并且造成不希望的材料脆化。
[0210] 圖3和圖4顯示了 Alloy 693變體（來(lái)自US 4, 882, 125的表1)和表2的Alloy 3或Alloy 10的相圖。Alloy 3具有1079°C的形成溫度TsBCC，Alloy 10具有939°C的 形成溫度 Ts BGG。在 "E_ Slevolden, J. Z. Albertsen. U. Fink, Tjeldbergodden Methanol Plant :Metal Dusting Investigations, Corrosion/2011,論文編號(hào) 11144(Houston， TX:NACE2〇ll)，第15頁(yè)"中沒(méi)有描述出現(xiàn)α-鉻（BCC)的合金的精確分析。然而假設(shè)在 表2中對(duì)于Alloy 693列出的實(shí)施例中，在計(jì)算上具有最高形成溫度\ BCC(例如Alloy 10)的分析中可以形成 a -鉻（BCC 相在 "Ε· Slevolden，J. Z. Albertsen. U. Fink， Tjeldbergodden Methanol Plant :Metal Dusting Investigations， Corrosion/2011，論 文編號(hào)11144 (Houston, TX :NACE 2011)，第15頁(yè)"中在校正分析（具有降低的形成溫度Ts BCC)中則僅在表面附近觀察到α-鉻。為了避免出現(xiàn)所述脆性相，在根據(jù)本發(fā)明的合金中形 成溫度T sBCC應(yīng)當(dāng)彡939°C -表2中Alloy 693(來(lái)自US 4,882, 125的表1)的實(shí)施例中的 最低形成溫度Ts Bre。
[0211] 當(dāng)滿(mǎn)足下式時(shí)，特別是這種情況：
[0212] Fp ^ 39. 9 (3a)
[0213] Fp = Cr+0. 272*Fe+2. 36*Al+2. 22*Si+2. 48*Ti+l. 26*Nb+0. 374*M〇+0. 538*W-11. 8*C (4a)
[0214] 其中&、八1、？^3丨、11、他、1〇、1和(：為相關(guān)元素的以質(zhì)量％表示的濃度。具有 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的合金的表2顯示，Alloy 8、Alloy3和Alloy 2的Fp>39. 9而Alloy 10的 Fp正好為39· 9。對(duì)于Ts M〈939°C的所有其它合金，F(xiàn)p < 39. 9。
[0215] 可加工性
[0216] 示例性地，在此對(duì)于可加工性觀察可變形性。
[0217] 合金可以通過(guò)多種機(jī)制硬化，從而具有高的耐熱性或耐蠕變性。使用另一種元素 進(jìn)行合金化（根據(jù)所述元素）造成強(qiáng)度或多或少的升高（混晶硬化）。更有效的是通過(guò)微 細(xì)粒子或沉淀（粒子硬化）升高強(qiáng)度。這可以例如通過(guò)Y' -相或通過(guò)碳化物進(jìn)行，所述 Y 相在向鎳合金中加入A1和其它元素例如Ti時(shí)形成，所述碳化物通過(guò)向含鉻鎳合金中 加入碳而形成（參見(jiàn)例如 Ralf BUrgel，Handbuch der Hochtemperaturwerkstofftechnik, 第3版，Vieweg出版社，威斯巴登，2006,第358 - 369頁(yè)）。
[0218] 雖然形成Y ' -相的元素的含量或C-含量的升高提高了耐熱性，但是更多地?fù)p壞 本身在固熔退火狀態(tài)下的可變形性。
[0219] 對(duì)于具有極好可變形性的材料，在室溫下的拉伸試驗(yàn)中的伸長(zhǎng)A5力求達(dá)到 彡5〇%，至少也力求達(dá)到彡45%。
[0220] 當(dāng)在形成碳化物的元素 Cr、Nb、Ti和C之間滿(mǎn)足下式時(shí)，特別實(shí)現(xiàn)上述情況：
[0221] Fa 彡 60 (5a)
[0222] Fa = Cr+6. 15*Nb+20. 4*Ti+201*C (6b)
[0223] 其中Cr、Nb、Ti和C為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。
[0224] 耐熱性/耐蠕變性
[0225] 在根據(jù)本發(fā)明的合金中，規(guī)定鉻含量> 29%，優(yōu)選> 30%或多31%。為了在如此 高的鉻含量下保證相穩(wěn)定性，選擇< 1.8%，優(yōu)選< 1.4%甚至是更低范圍內(nèi)的鋁含量。由 于鋁含量對(duì)抗張強(qiáng)度或耐蠕變性具有主要貢獻(xiàn)（不僅通過(guò)混晶硬化，而且通過(guò)Y'-硬化）， 其結(jié)果是，取Alloy 601而非Alloy 6〇2CA的耐熱性或耐蠕變性作為耐熱性或耐蠕變性的 目標(biāo)，盡管當(dāng)然還希望更高的耐熱性和耐蠕變性的值。
[0226] 力求達(dá)到的是，在更高的溫度下的伸長(zhǎng)極限或抗張強(qiáng)度至少落入Alloy 601或 Alloy 690的值的范圍內(nèi)（參見(jiàn)表4)。應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足如下4個(gè)關(guān)系的至少3個(gè)：
[0227] 600°C :伸長(zhǎng)極限 RpQ.2>140MPA ;抗張強(qiáng)度 R^MSOMPAGa，7b)
[0228] 800°C :伸長(zhǎng)極限 RpQ.2>130MPA ;抗張強(qiáng)度匕>135姐^(7〇, 7d)
[0229] 當(dāng)在主要的經(jīng)硬化元素之間滿(mǎn)足下式時(shí)，特別實(shí)現(xiàn)上述情況：
[0230] Fk 彡 40 (7a)
[0231] 其中 Fk = Cr+19*Ti+34. 3*Nb+10. 2*Α1+12· 5*Si+98*C+2245*B(8b)
[0232] 其中0、11、吡、八1、5:1、(：和8為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。
[0233] 耐腐蝕性：
[0234] 良好的鉻氧化物形成劑的抗氧化性是足夠的。根據(jù)本發(fā)明的合金因此應(yīng)當(dāng)具有與 Alloy 690或Alloy 601相似的在空氣中的耐腐蝕性。 實(shí)施例：
[0235] 制備：
[0236] 表3a和此顯示了在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下熔融的批次以及一些用于對(duì)比的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù) 的 Alloy 602CA(N06025)、Alloy 690(N0669〇)、Alloy 601 (N06601)的大規(guī)模熔融的批次 的分析。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的批次用T表示，根據(jù)本發(fā)明的批次用E表示。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下表 征的批次用L表示，大規(guī)模熔融的批次用G表示。
[0237] 在表3a和b中的在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下在真空中熔融的合金的塊在900°C和1270?之 間退火8小時(shí)并且借助熱輥并且在900?和1270?之間進(jìn)一步中間退火0. 1至1小時(shí)從而 熱輥壓成13mra或6mm的最終厚度。所獲得的板材在900°C和1270°C之間進(jìn)行固熔退火1 小時(shí)。從所述板材中取得測(cè)量所需的樣本。
[0238] 在大規(guī)模熔融的合金中，通過(guò)大規(guī)模制造從加工制造的具有合適厚度的板材取得 樣品。從所述樣品制得測(cè)量所需的樣本。
[0239] 所有合金變體通常具有在65和310 μ m之間的粒徑。
[0240] 對(duì)于表3a和3b中的實(shí)施例批次，對(duì)比如下性能：
[0241] -抗金屬塵化性
[0242] -相穩(wěn)定性
[0243] -根據(jù)室溫下的拉伸試驗(yàn)的可變形性
[0244] -借助于熱拉伸試驗(yàn)的耐熱性/耐蠕變性
[0245] -借助于氧化測(cè)試的耐腐蝕性
[0246] 在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下熔融批次2294至2314和250053至250150。根據(jù)本發(fā)明的用 E表示的批次滿(mǎn)足式（2a)其中Cr+Al>30,因此抗金屬塵化性比Alloy 690更好。批次 2298、2299、2303、2304、2305、2308、2314、250063、260065、250066、250067、250068、250079、 250139、250140和250141滿(mǎn)足式（2b)Al+Cr彡31。其因此具有特別良好的抗金屬塵化性。
[0247] 對(duì)于表2中所選擇的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的合金和所有實(shí)驗(yàn)室批次（表3a和3b)，計(jì)算 相圖并且在表2和3a中記錄形成溫度Ts BCC。對(duì)于表2或3a和3b中的組成也根據(jù)式4a 計(jì)算Fp的值。形成溫度TsKX越大，F(xiàn)p則越大。具有比Alloy 10更高的形成溫度1^的 Alloy 693(N06693)的所有實(shí)施例具有Fp>39. 9。要求Fp < 39. 9(式3a)是獲得合金的足 夠的相穩(wěn)定性的良好標(biāo)準(zhǔn)。表3a和3b中的所有實(shí)驗(yàn)室批次（標(biāo)記L)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)Fp < 39. 9。
[0248] 表4中記錄了室溫RT和600?下的伸長(zhǎng)極限RpQ.2、抗張強(qiáng)度心和伸長(zhǎng)率八 5，還記 錄了 800°C下的抗張強(qiáng)度心。還記錄了 Fa和Fk的值。
[0249] 在表4中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的合金Alloy 602CA的實(shí)施例批次156817和160483具有 在室溫下的36或42 %的相對(duì)小的伸長(zhǎng)率A5,低于良好可變形性的要求。Fa>60,因此超過(guò) 了表征良好可變形性的范圍。根據(jù)本發(fā)明的所有合金具有>50%的伸長(zhǎng)。它們因此滿(mǎn)足要 求。根據(jù)本發(fā)明的所有合金的Fa〈 6〇。它們因此落入良好可變形性的范圍。當(dāng)Fa相對(duì)小 時(shí)，伸長(zhǎng)率特別尚。
[0250] 表4中的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的合金Alloy 601的實(shí)施例批次156658為在600°C或 8〇〇°C下的伸長(zhǎng)極限和抗張強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)達(dá)到的范圍的實(shí)施例。這通過(guò)關(guān)系7a至7d描述。Fk 的值 >40。合金 2298、2299、2303、2304、2305、2308、2314、250060、250063、260065、250066、 25〇〇67、25〇〇68、25〇〇 79、25〇139、25〇14()、25〇1 41、25〇143、25〇15〇滿(mǎn)足需要滿(mǎn)足4個(gè)關(guān)系73 至7d的至少3個(gè)的要求。在這些合金中，F(xiàn)k也大于40。實(shí)驗(yàn)室批次2295、2303、250053、 250054和250057為滿(mǎn)足4個(gè)關(guān)系7a至7d的少于3個(gè)的實(shí)施例。則Fk也<45。
[0251 ] 表5示出了根據(jù)在1100°C下在空氣中的氧化試驗(yàn)在11個(gè)96小時(shí)的循環(huán)（即總共 為1056小時(shí)）之后的比質(zhì)量變化。表5中給出了在1056小時(shí)之后剝落氧化物的總質(zhì)量變 化、凈質(zhì)量變化和比質(zhì)量變化。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的合金Alloy 601和Alloy 690具有比Alloy 602CA顯著更高的總質(zhì)量變化。其原因在于，Alloy 601和Alloy 690形成鉻氧化物層，所 述鉻氧化物層比氧化鋁層更迅速地生長(zhǎng)，但是Alloy 6〇2CA在鉻氧化層下方具有至少部分 封閉的氧化鋁層。這顯著減少了氧化物層的生長(zhǎng)因此也顯著減少了比質(zhì)量增加。根據(jù)本發(fā) 明的合金應(yīng)當(dāng)具有與Alloy 690或Alloy 601相似的在空氣中的耐腐蝕性。亦即總質(zhì)量改 變應(yīng)當(dāng)?shù)陀?〇g/m2。表5中的所有實(shí)驗(yàn)室批次（也是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室批次）正是這種 情況。
[0252] 因此，根據(jù)本發(fā)明的合金"E"所要求的極限如下詳細(xì)說(shuō)明：
[0253] 過(guò)低的Cr-含量意味著在腐蝕性氣氛中使用合金時(shí)Cr-濃度非常迅速地降低至低 于臨界極限，因此不再能夠形成封閉的鉻氧化物層。因此 29%的Cr是鉻的下限。過(guò)高的 Cr-含量使合金的相穩(wěn)定性劣化。因此37%的Cr被視為上限。
[0254] 0· 001 %的一定的最低鋁含量對(duì)于合金的可制備性來(lái)說(shuō)是需要的。特別是在極高 的鉻含量下，過(guò)高的A1-含量損壞合金的可加工性和相穩(wěn)定性。因此1. 8%的A1-含量形成 上限。
[0255] 合金的成本隨著鐵含量的降低而升高。低于0. 1%，成本過(guò)度升高，因?yàn)楸仨毷褂?特定原料。因此出于成本原因，〇. 1%的Fe被視為下限。
[0256] 隨著鐵含量的升高，特別是在高的鉻含量下，相穩(wěn)定性（形成脆相）降低。因此， 為了保證根據(jù)本發(fā)明的合金的相穩(wěn)定性，7%的Fe為合意的上限。
[0257] Si在合金的制備中是需要的。因此0.001%的最低含量是必須的。特別是在高的 鉻含量下，過(guò)高的含量再次損壞可加工性和相穩(wěn)定性。因此Si-含量限制于0. 50%。
[0258] 為了改進(jìn)可加工性，0.005%的Μη的最低含量是必須的。錳限制于2.0%，因?yàn)樵?元素降低抗氧化性。
[0259] 鈦升高耐高溫性。從1. 0%開(kāi)始氧化行為劇烈劣化，因此1. 0%為最大值。
[0260] 鈮與鈦一樣升高耐高溫性。更高的含量劇烈升高成本。因此上限設(shè)定為1. 1%。
[0261] 極低的Mg-含量和/或Ca_含量已經(jīng)通過(guò)結(jié)合硫而改進(jìn)加工，由此避免產(chǎn)生低熔 點(diǎn)NiS共晶體。因此對(duì)于Mg和/或Ca來(lái)說(shuō)各0.0002%的最低含量是需要的。在過(guò)高的含 量下可能出現(xiàn)金屬間Ni-Mg-相或Ni-Ca-相，所述金屬間Ni-Mg-相或Ni-Ca-相再次使可 加工性顯著劣化。因此Mg-含量和/或Ca-含量限制于至多0. 05%。
[0262] 對(duì)于良好的耐蠕變性，0.005%的C的最低含量是必須的。C限制于至多0.12%， 因?yàn)樵撛貜脑摵块_(kāi)始通過(guò)初生碳化物的過(guò)量形成而降低可加工性。
[0263] 0.001 %的N的最低含量是需要的，由此改進(jìn)材料的可加工性。N限制于至多 0. 05%，因?yàn)樵撛赝ㄟ^(guò)粗糙碳氮化物的形成而降低可加工性。
[0264] 氧含量必須彡0. 020%，從而保證合金的可制備性。過(guò)低的氧含量提高成本。因此 氧含量多〇. 0001 %。
[0265] 磷含量應(yīng)<0· 030%，因?yàn)樵摻缑婊钚栽負(fù)p害抗氧化性。過(guò)低的P-含量提高成 本。因此P-含量彡0.001 %。
[0266] 硫含量應(yīng)設(shè)定為盡可能的低，因?yàn)樵摻缑婊钚栽負(fù)p害抗氧化性。因此設(shè)定至多 0.010%的 S。
[0267] 鑰限制于最多2. 0%，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴?br> [0268] 鎢限制于最多2. 0%，因?yàn)樵撛匾步档涂寡趸浴?br> [0269] 在Cr和A1之間必須滿(mǎn)足下式，從而得到對(duì)金屬塵化的足夠的抵抗力：
[0270] Cr+Al>30 (2a)
[0271] 其中Cr和A1為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。只有當(dāng)形成氧化物的元素的含量足 夠高時(shí)才可以保證比Alloy 690更好的抗金屬塵化性。
[0272] 還必須滿(mǎn)足下式，從而得到足夠的相穩(wěn)定性：
[0273] Fp 彡 39.9 (3a)
[0274] Fp = Cr+0_272*Fe+2. 36*Α1+2· 22*Si+2. 48*Ti+l_26*Nb+0. 374*Μο+〇· 538*W - 11.8*C (4a)
[0275] 其中Cr、Fe、Al、Si、Ti、Nb、Mo、W和C為相關(guān)兀素的以質(zhì)量％表示的濃度。fp的 極限以及可能包含其它元素已經(jīng)在之前的說(shuō)明中詳細(xì)描述。
[0276]在需要時(shí)可以通過(guò)加入親氧元素進(jìn)一步改進(jìn)抗氧化性。加入親氧元素進(jìn)一步改進(jìn) 抗氧化性，是通過(guò)親氧元素嵌入氧化層中并在晶界上堵塞氧的擴(kuò)散路徑。
[0277] 〇_〇1%的Y的最低含量是必須的，從而獲得Y提高抗氧化性的作用。出于成本原 因，上限為0. 20%。
[0278] 〇. 〇〇1 %的La的最低含量是必須的，從而獲得La提高抗氧化性的作用。出于成本 原因，上限為0. 20%。
[0279] 〇· 〇〇1 %的Ce的最低含量是必須的，從而獲得Ce提高抗氧化性的作用。出于成本 原因，上限為0. 20%。
[0280] 0.001 %的含鈰的稀土元素合金最低含量是必須的，從而獲得含鈰的稀土元素合 金升高抗氧化性的作用。出于成本原因，上限為0.20%。
[0281] 在需要時(shí)合金也可以包含Zr。0.01 %的Zr的最低含量是必須的，從而獲得Zr提 高耐高溫性和抗氧化性的作用。出于成本原因，上限為0· 20%的Zr。
[0282] Zr可以根據(jù)需要完全或部分被Hf替代，因?yàn)樵撛嘏cZr相同也提高耐高溫性和 抗氧化性。有可能替代大于0.001 %的含量。出于成本原因，上限為0.20%的Hf。
[0283] 在需要時(shí)合金也可以包含鉭，因?yàn)殂g也提高耐高溫性。更高的含量劇烈提高成本。 因此上限設(shè)定為0· 60%。0. 001%的最低含量是必須的，從而實(shí)現(xiàn)作用。
[0284] 在需要時(shí)可以向合金中加入硼，因?yàn)榕鸶倪M(jìn)耐蠕變性。因此應(yīng)存在至少〇. 0001% 的含量。同時(shí)該界面活性元素使抗氧化性劣化。因此設(shè)定至多0.008%的硼。
[0285] 該合金中可以包含至多5.0%的鈷。更高的含量顯著降低抗氧化性。
[0286] 銅限制于至多0. 5%，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴?br> [0287] f凡限制于至多0. 5%,因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴?br> [0288] Pb限制于至多〇. 002%，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴Ｍ瑯忧闆r適用于Zn和Sn。
[0289] 此外形成碳化物的元素 Cr、Ti和C可以選擇性地滿(mǎn)足下式，其保證了特別良好的 可加工性：
[0290] Fa ^ 60 (5a)
[0291] 其中 Fa = Cr+6. 15*Nb+20. 4*Ti+201*C (6a)
[0292] 其中Cr、Nb、Ti和C為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。Fa的極限已經(jīng)在之前的說(shuō)明 中詳細(xì)描述。
[0293] 此外，在提高強(qiáng)度的元素之間可以選擇性地滿(mǎn)足下式，其保證了特別良好的耐熱 性/或耐蠕變性：
[0294] Fk 彡 40 (7a)
[0295] 其中 Fk = Cr+19*Ti+34. 3*Nb+10. 2*A1+12· 5*Si+98*C (8a)
[0296] 其中Cr、Ti、Nb、Al、Si和C為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度，F(xiàn)a的極限以及可能包 含的其它元素已經(jīng)在之前的說(shuō)明中詳細(xì)描述。 I 1 I 1 0 o ΓΟ ΓΟ CO CO 00 1 I I I 表根據(jù)ASTMB168-11的合金（所有數(shù)據(jù)以質(zhì)量％表示）
【權(quán)利要求】
1. 鎳-鉻-合金，具有（以重量％計(jì)）29至37 %的鉻，0.001至1.8 %的鋁，0. 10至 7.0%的鐵，0.001至0.50%的硅，0.005至2.0%的錳，0.00至1.00%的鈦和/或0.00至 1. 10 %的鈮，各0. 0002至0. 05 %的鎂和/或鈣，0. 005至0. 12 %的碳，0. 001至0. 050 %的 氮，0. 001至0. 030%的磷，0. 0001-0. 020%的氧，至多0. 010%的硫，至多2. 0%的鑰，至多 2. 0%的鎢，余量為鎳和由方法造成的常見(jiàn)雜質(zhì)，其中必須滿(mǎn)足如下關(guān)系： Cr+Al>30 (2a) 和 Fp < 39. 9 (3a) 其中 Fp = Cr+0. 272*Fe+2. 36*Α1+2· 22*Si+2. 48*Ti+l. 26*Nb+0. 374*Μ〇+0· 538*W-1L 8*C (4a) 其中〇、？0 31、51、11、吣、(：、1和此為相關(guān)元素的以質(zhì)量％表示的濃度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金，具有30至37%的鉻含量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合金，具有>32-37%的鉻含量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的合金，具有0. 001至1. 4%的鋁含量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的合金，具有0. 1至4. 0%的鐵含量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的合金，具有0. 001-0. 2%的硅含量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的合金，具有0. 005至0. 50%的錳含量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的合金，具有0. 001至0. 60%的鈦含量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的合金，具有0. 00至1. 0%的鈮含量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的合金，具有0. 01至0. 12%的碳含量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的合金，任選以〇. 01至〇. 20%的含量包含釔。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的合金，任選以0. 001至0. 20%的含量包含鑭。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的合金，任選以0. 001至0. 20%的含量包含鈰。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的合金，具有0. 001至0. 20%的含鈰的稀土元素合金含量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的合金，任選以0. 01至0. 20%的含量包含鋯。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的合金，其中鋯完全或部分被0. 001至0. 20%的鉿替代。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)所述的合金，任選以0. 0001至0. 008 %的含量包含硼。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17任一項(xiàng)所述的合金，還任選包含0. 00至5. 0 %的鈷。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18任一項(xiàng)所述的合金，還根據(jù)需要包含至多0. 5%的銅，其中式 4a中的一項(xiàng)用Cu補(bǔ)充： Fp = Cr+0. 272*Fe+2. 36*Al+2. 22*Si+2. 48*Ti+l. 26*Nb+0. 477*Cu+0. 374*M〇+0. 538* ff-11.8*C (4b) 其中Cr、Fe、Al、Si、Ti、Nb、Cu、W和Mo為相關(guān)元素的以質(zhì)量％表示的濃度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的合金，還任選包含至多0. 5 %的鑰;。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至20任一項(xiàng)所述的合金，其中雜質(zhì)調(diào)整為至多0. 002%的Pb，至多 0. 002%的Zn，至多0. 002%的Sn的含量。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21任一項(xiàng)所述的合金，其中滿(mǎn)足下式并且實(shí)現(xiàn)特別良好的加 工： Fa 彡 60 (5a) 其中 Fa = Cr+6. 15*Nb+20. 4*Ti+201*C (6a)， 并且Cr、Ti、Nb和C為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)所述的合金，其中滿(mǎn)足下式并且實(shí)現(xiàn)特別良好的耐熱 性/耐蠕變性： Fk 彡 40 (7a) 其中對(duì)于不具有 B 的合金，F(xiàn)k = Cr+19*Ti+34. 3*Nb+10. 2*A1+12. 5*Si+98*C (8a) 其中0、11、吣31、51和(：為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度， 其中對(duì)于具有 B 的合金，F(xiàn)k = Cr+19*Ti+34. 3*Nb+10. 2*Α1+12· 5*Si+98*C+2245*B (8b) 其中0、11、吣31、51、(：和8為相關(guān)元素以質(zhì)量％計(jì)的濃度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1至23任一項(xiàng)所述的合金作為帶材、板材、線材、棒材、縱向焊縫焊接 管和無(wú)焊縫管的用途。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1至24任一項(xiàng)所述的合金用于制備無(wú)焊縫管的用途。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1至25任一項(xiàng)所述的合金在強(qiáng)滲碳?xì)夥罩械挠猛尽?br> 27. 根據(jù)權(quán)利要求1至26任一項(xiàng)所述的合金作為石油化學(xué)工業(yè)中的構(gòu)件的用途。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1至27任一項(xiàng)所述的合金在爐結(jié)構(gòu)中的用途。
【文檔編號(hào)】C22F1/10GK104245977SQ201380015120
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】H·哈藤多夫 申請(qǐng)人:Vdm金屬有限公司