一種鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】一種鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，在合金初熔溫度以下100～200℃內(nèi)對合金保溫0.5h～2.0h以進行高溫固溶處理，隨后空冷至室溫；接著在高于合金非強化相α-Cr析出溫度且低于合金強化相M23C6析出溫度的溫度范圍內(nèi)保溫6h～24h以進行中溫時效處理，隨后空冷至室溫，完成對合金的熱處理。本發(fā)明對合金采用高溫固溶處理和中溫時效處理的方法，經(jīng)處理后的合金晶界均勻分布大量M23C6型碳化物，合金750℃長期熱暴露后的組織穩(wěn)定，顯微硬度波動較小；同時使合金在析出大量強化相的同時有效抑制非強化相的析出，保證了組織的長期穩(wěn)定性及強度；本發(fā)明熱處理工藝相對簡單，取消了中間處理等環(huán)節(jié)，可以進一步縮短工藝流程、提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗。
【專利說明】-種鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬熱處理加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金 的熱處理工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 在發(fā)展700°C級超超臨界電站的過程中，具有優(yōu)異的高溫強度和抗氧化腐蝕性能 的高溫材料的開發(fā)至關(guān)重要，是實現(xiàn)機組可靠運行的關(guān)鍵。對于服役條件最苛刻的過/再 熱器高溫段，傳統(tǒng)的鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼已不再適用，鎳-鈷基、鎳基及鎳-鐵基 合金成為目前主要的三類候選材料。已有研究表明，這類合金在高溫、長期運行條件下的斷 裂方式多為沿晶開裂，因此對晶界的強化成為目前研究的一個熱點。其中，鎳-鐵-鉻-硼 系合金通過添加適量的鉻與硼元素穩(wěn)定晶界，提高晶界強度，并用鐵取代部分鎳從而大幅 度降低生產(chǎn)成本，具有較好的應(yīng)用前景。
[0003] 鎳-鐵-鉻-硼系合金富集鉻與硼元素，在熱處理過程中易形成硼化物（如MB2、 M3B2)、a -Cr及σ相等第二相。這些析出相的存在一方面會剝奪強化相γ，及M23C6等的形成 元素，如Cr、Ti等，減少強化相的數(shù)量；另一方面由于其自身形貌、析出位置等原因往往會 損害合金的力學性能，進而影響材料的使用壽命。因此，合理的熱處理制度成為保證合金在 析出大量強化相的同時不析出或少析出上述非強化相，進而擁有優(yōu)異的力學性能的關(guān)鍵。 據(jù)此，如何制定熱處理工藝，使合金能夠保持長期的組織穩(wěn)定性成為本發(fā)明的一個關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，該工藝能 夠消除或減少熱處理過程中的非強化相，保證材料的長期組織穩(wěn)定性以及高強性。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：首先，在合金初熔溫度以下100? 200°C內(nèi)對合金保溫0. 5h?2. Oh以進行高溫固溶處理，隨后空冷至室溫；接著在高于合金 非強化相a -Cr析出溫度且低于合金強化相M23C6析出溫度的溫度范圍內(nèi)保溫6h?24h以 進行中溫時效處理，隨后空冷至室溫，完成對合金的熱處理。
[0006] 所述的合金的化學成分滿足如下要求：按質(zhì)量分數(shù)，含有18 %?27 %的Fe, 20%?25%的 Cr, L 2%?L 8%的 Ti, 1.0%?1.5%的 A1，彡 L 5%的 Nb,0.5%?1.5% 的 Mo,彡 0· 5% 的 K 0· 5% 的 Si,彡 0· 5% 的 Mn,彡 0· 05% 的 Zr,彡 0· 06% 的 C，彡 0· 01% 的B，其余為Ni。
[0007] 所述的合金的化學成分滿足如下要求：按質(zhì)量分數(shù),含有25 %的Fe, 22 %的Cr, 1.5%的11，1.3%的六1，0.8%的恥，0.8%的]\1〇,0.2%的1，0.1%的51，0.3%的]\111，0.02% 的21"，0.03%的(：，0.005%的8，其余為·。
[0008] 所述的合金的化學成分滿足如下要求：按質(zhì)量分數(shù),含有20 %的Fe, 22 %的Cr, 1 · 5 % 的 T i，L 3 % 的 AI，L 2 % 的 Nb，0· 8 % 的 Mo，0· 2 % 的 W，0· 01 % 的 S i，0· 3 % 的 Mn， 0.02%的21"，0.03%的(：，0.003%的8，其余為·。
[0009] 合金熱處理后的晶界上均勻分布M23C6型強化相，顯微硬度平均值在300Hv以上。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明依次對合金進行一次高溫固溶 處理和一次中溫時效處理的方法，經(jīng)處理后的合金晶界均勻分布大量M23C6型碳化物，合金 750°C長期熱暴露后的組織穩(wěn)定，顯微硬度波動較??；同時使合金在析出大量強化相的同時 有效抑制非強化相的析出，保證了組織的長期穩(wěn)定性及強度；此外，本發(fā)明熱處理工藝相對 簡單，取消了中間處理等環(huán)節(jié)，可以進一步縮短工藝流程、提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為實施例1中合金1經(jīng)熱處理后的顯微組織圖；
[0012] 圖2為實施例1中合金1經(jīng)熱處理及750°C /500h熱暴露后的顯微組織圖；
[0013] 圖3為實施例1中合金1經(jīng)熱處理及750°C/500h熱暴露后的顯微硬度圖；其中，a 為本實施例1工藝處理過的合金1的結(jié)果，b為本發(fā)明處理的合金1經(jīng)過750°C熱暴露500h 的結(jié)果。
[0014] 圖4為本實施例2中合金2經(jīng)熱處理后的顯微組織圖；
[0015] 圖5為本實施例2中合金2經(jīng)熱處理及750°C /500h熱暴露后的顯微組織圖； [0016] 圖6為本實施例2中合金2經(jīng)熱處理及750°C /500h熱暴露后的顯微硬度圖；其 中，a為本實施例2工藝處理過的合金1的結(jié)果，b為本發(fā)明處理的合金2經(jīng)過750°C熱暴 露500h的結(jié)果。

【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，首先，將合金放入高溫熱處理爐 中，在合金初熔溫度以下100?200°c內(nèi)對合金保溫0. 5h?2. Oh以進行高溫固溶處理，隨 后空冷至室溫；高溫固溶處理具體參數(shù)的選擇隨成分的變動而異，但必須保證不出現(xiàn)硼化 物或液相，隨后空冷至室溫；合金的化學成分滿足如下要求：按質(zhì)量分數(shù)，含有18%?27% 的 Fe, 20%?25% 的 Cr, L 2%?L 8% 的 Ti, 1.0%?1.5% 的 A1，彡 L 5% 的 Nb, 0.5%? 1. 5% 的 Mo,彡 0· 5% 的 W，彡 0· 5% 的 Si,彡 0· 5% 的 Mn,彡 0· 05% 的 Zr,彡 0· 06% 的 C， < 0. 01 %的B，其余為Ni。合金的晶界上均勻分布M23C6型強化相，顯微硬度平均值在300Hv 以上。
[0018] 接著，在高于合金非強化相a -Cr析出溫度且低于合金強化相M23C6析出溫度的溫 度范圍內(nèi)保溫6h?24h以進行中溫時效處理，隨后空冷至室溫，完成對合金的熱處理；其 中，具體參數(shù)的選擇隨成分的變動而異，但必須保證不出現(xiàn)a -Cr等非強化相且M23C6數(shù)量 盡可能地多，隨后空冷至室溫。
[0019] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0020] 表1為以下實施例中所用合金化學成分
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，其特征在于：首先，在合金初熔溫度 以下100?200°C內(nèi)對合金保溫0. 5h?2. Oh以進行高溫固溶處理，隨后空冷至室溫；接著 在高于合金非強化相a -Cr析出溫度且低于合金強化相M23C6析出溫度的溫度范圍內(nèi)保溫 6h?24h以進行中溫時效處理，隨后空冷至室溫，完成對合金的熱處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，其特征在于：所述 的合金的化學成分滿足如下要求：按質(zhì)量分數(shù)，含有18 %?27 %的Fe，20 %?25 %的Cr， 1.2%?1.8%的11，1.0%?1.5%的六1，彡1.5%的恥，0.5%?1.5%的]\1〇，彡0.5%的 K 0.5%的 Si，彡 0.5%的 Mn，彡 0.05%的 Zr，彡 0.06%的 C，彡 0.01%的8，其余為·。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，其特征在于： 所述的合金的化學成分滿足如下要求：按質(zhì)量分數(shù)，含有25 %的Fe，22%的Cr，l. 5%的 Ti，1. 3 % 的 A1，0· 8 % 的 Nb，0· 8 % 的 Mo, 0· 2 % 的 W，0· 1 % 的 Si，0· 3 % 的 Mn，0· 02 % 的 Zr， 0. 03% 的 C，0. 005% 的 B，其余為 Ni。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，其特征在于：所 述的合金的化學成分滿足如下要求：按質(zhì)量分數(shù)，含有20%的Fe，22%的Cr，1. 5%的Ti， 1. 3% 的 Al，L 2% 的 Nb，0. 8% 的 Μο,0· 2% 的 W，0. 01 % 的 Si，0. 3% 的 Μη，0· 02% 的 Zr， 0. 03% 的 C，0. 003% 的 B，其余為 Ni。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳-鐵-鉻-硼系高溫合金的熱處理工藝，其特征在于： 合金熱處理后的晶界上均勻分布M23C6型強化相，顯微硬度平均值在300Hv以上。
【文檔編號】C22C19/05GK104263998SQ201410480000
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】黨瑩櫻, 趙新寶, 尹宏飛, 魯金濤, 袁勇, 楊珍, 嚴靖博 申請人:中國華能集團公司, 西安熱工研究院有限公司