專利名稱：耐磨耐高溫鎳鉻合金及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種鎳鉻合金材料及其制造方法，尤其是一種耐磨以及抗拉強度和屈服強度高的耐磨耐高溫鎳鉻合金及其制造方法。
背景技術：
目前，一些耐高溫材料雖然耐高溫能達到1300°C 1360°C之間，但在其生產石油工業做泥漿網、化工填料網、化工化纖工業做篩濾網等材料時，由于其耐磨性能、抗拉強度和屈服強度不高，不是因為脆性易折斷，就是因為表面開裂或有波浪形。而普通耐高溫合金材料如CH1040、CH3030等材料的耐高溫性能不夠，只能在600°C 1200°C之間的溫度下工作，而且時間不長，耐高溫、耐氧化性都很不夠。目前常見的鎳鉻合金材料如2Crl 3Ni 1 3、2Cr 1 5Ni 20、iCr 1 6Ni 25等耐高溫性能都不夠理想，即便是Cr2 ONi S 0等一系列高電阻電熱合金其使用的最高溫度也只能達到1300°C。因此，當材料需要在1200°C以上高溫情況下使用，如將其應用于石油工業做泥漿網、化工填料網、化工化纖工業做篩濾網之中時，就會帶來許多問題。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種具有較強的耐磨性能，且有很好抗拉強度和屈服強度，同時有較高熔點能夠長時間耐受1300°C以上高溫的耐磨耐高溫鎳鉻合金材料及其制方法。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是一種耐磨耐高溫鎳鉻合金，基本由以下成分的重量百分比組成c 0 0. 1，Si 0 0. 5，Mn 0 1. 0，S :0 0. 015，W 0. 5% 1. 5%, Cr 15 20，Ni 63 70，Al 1. 8 2. 5，Cu 0 0. 8，Fe 為余量。采用以上技術方案，與現有常見的鎳鉻合金相比，本發明的顯著優點是1、綜合性能明顯改善。通過常規產品配方多次組合調整試驗，本發明大膽調整配比，打破常規增加鋁、銅含量，添加了鎢，使合金材料的金相組織得到明顯改善，同時兼顧了強度和耐磨性、使產品的耐磨性增加了 5. 1%，抗拉強度大增加了 40%，屈服強度增加了 35%，伸長率增加了 35%。
耐磨試驗拉力試驗硬度試驗
W對
產品 Ifj^k 屈服強度抗拉強度伸長率HRBHV
本發明彡5. 1 彡395彡800 彡4 50 0彡2 2 O
lCrl6Ni25 彡3. 9 彡205彡5 6 0 彡4 0彡1 0 0彡22 0
2、耐高溫性能明顯增強。通過調整配比，產品的抗拉強度和屈服強度、耐高溫、 耐氧化性能明顯得到了提高，其抗拉強度達到800，屈服強度395，遠遠超過一般耐高溫材料的抗拉強度和屈服強度。不僅如此，其熔點也可以超過1300°C，還可以長時間的工作在 1300°C 1360°C的高溫下。3、成本效益較高。通過配比的調整，本發明的產品價格要比普通鎳鉻合金材料要高，但由于其大大提高了產品的耐高溫性能，其綜合性能也得到了明顯改善，產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。本發明的具體原理是鉻(Cr)能顯著提高強度、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，但鉻同時也有降低塑性和韌性的不足，故而也不宜過多，本發明將鉻重量百分比控制在15% 20%之間。鎳(Ni)具有良好的可成形性，能增強合金材料的強度、塑性和韌性，對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，價格較高，鎳也不宜過多，故而本發明將鉻重量百分比控制在63 % 70 %之間。鎢(W)具有高硬度、高強度、高疲勞強度等綜合性能，使它的耐磨性能超群。它可在許多惡劣工況下使用，且使用壽命高于高速鋼(W6Mo5Cr4V2)、熱作模具鋼。本發明將鉻重量百分比控制在0. 5% 1. 5%之間。鋁(Al)因其熔點并不高只有660°C，故而一般在制造耐高溫材料時很少加入鋁， 即便加入其含量一般也不會超過1 %，但本發明考慮鋁具有較好的延展性、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，所以本發明將鋁重量百分比控制在1. 8% 2. 5%之間。銅(Cu)元素的加入會提高合金材料的強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能，缺點是在熱加工時容易產生熱脆，降低合金材料的機械性能，所以本發明將銅重量百分比控制在大于0小于0.8%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，故而本發明將錳重量百分比控制不超過即可。硫( 在通常情況下是有害元素，易使合金材料產生熱脆性，降低合金材料的延展性、韌性、耐腐蝕性，易在鍛造和軋制時造成裂紋，一般在鎳鉻合金中作為雜質存在，故而本發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、屈服點和抗拉強度，其與鉻的結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存在，故而本發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存在，含碳量增加可使屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，為了保證本發明的性能符合要求，故而本發明將碳重量百分比控制在不超過0.1%。由于本發明中產品成分配比做了調整，添加了鎢且加大了鋁的用量，對傳統的現行的鎳鉻合金制造方法進行了改進，包括如下步驟第一步，按上述合金成分進行配料后， 進行冶煉；第二步，進行二次精煉；第三步，進行熱加工，先加熱至90(TC 120(TC，保溫 10 140分鐘；第四步，再次加鋁精煉；第五步，再進行熱加工，加熱至700°C 1000°C，保溫60 150分鐘后進行鍛造；第六步，進行冷加工；第七步，進行水冷卻。采用了上述制造方法后，與傳統方法相比具有以下顯著優點一是在工藝流程中打破常規采用了多次熔煉，改變其金相組織，使其力學、化學、熱學性能得到了改善，使產品的純度得到了提高。二是采用先加熱后保溫的方式克服了鍛造加熱時溫度有時偏高偏低的現象，解決了產過程中出現的熱鍛造時開裂的問題。三是改常用的風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的嚴重的波浪形狀。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明。實施例1 耐高溫鎳鉻合金配方組成為C :0. 1 (重量百分比，下同)，Si 0. 5，Mn 1. 0，W 0. 4，S 0. 014，Cr :21，Ni :58，Al :1. 8，Cu :0. 01，Fe 為余量。按上述合金成分進行配料后，進行冶煉；第二步，進行二次精煉；第三步，進行熱加工，先加熱至90(TC，保溫40分鐘；第四步，再次加鋁精煉；第五步，再進行熱加工，加熱至 700°C，保溫60分鐘后進行鍛造；第六步，進行冷加工；第七步，進行水冷卻。實施例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，W 0. 8，S 0. 014，Cr :25，Ni :63，Al :2. 5，Cu :0. 69，Fe 為余量。按上述合金成分進行配料后，進行冶煉；第二步，進行二次精煉；第三步，進行熱加工，先加熱至1200°C，保溫10分鐘；第四步，再次加鋁精煉；第五步，再進行熱加工，加熱至1000°C，保溫150分鐘后進行鍛造；第六步，進行冷加工；第七步，進行水冷卻。實施例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. l，Mn 0. 3，，W 1. 2S 0. 008，Cr :23，Ni :60，Al :2. 0，Cu :0. 5，Fe 為余量。按上述合金成分進行配料后，進行冶煉；第二步，進行二次精煉；第二步，進行二次精煉；第三步，進行熱加工，先加熱至950°C，保溫50分鐘；第四步，再次加鋁精煉 ’第五步，再進行熱加工，加熱至90(TC，保溫105分鐘后進行鍛造；第六步，進行冷加工；第七步， 進行水冷卻。實施例4 耐高溫鎳鉻合金配方組成為C:0.01(重量百分比，下同)，Si :0.01, Mn 0. 01，W 1. 5S :0. 005，Cr :24，Ni :62，Al :2. 2，Cu :0. 1，Fe 為余量。按上述合金成分進行配料后，進行冶煉；第二步，進行二次精煉；第三步，進行熱加工，先加熱至1050°C，保溫20分鐘；第四步，再次加鋁精煉；第五步，再進行熱加工，加熱至1000°C，保溫90分鐘后進行鍛造；第六步，進行冷加工；第七步，進行水冷卻。
權利要求
1.一種耐磨耐高溫鎳鉻合金，基本由以下成分的重量百分比組成C:0 0. l,Si :0 0. 5，Mn 0 1. 0，S :0 0. 015，W :0. 5% 1. 5%, Cr 15 20，Ni 63 70，Al :1. 8 2. 5，Cu 0 0. 8，Fe 為余量。
2.一種制造權利要求1所述的耐磨耐高溫鎳鉻合金的方法，包括如下步驟 第一步，按上述合金成分進行配料后冶煉；第二步，進行二次精煉；第三步，進行熱加工，先加熱至900°C 1200°C，保溫10 140分鐘； 第四步，再次加鋁精煉；第五步，再進行熱加工，加熱至70(TC KKKTC，保溫60 150分鐘后進行鍛造； 第六步，進行冷加工； 第七步，進行水冷卻。
全文摘要
本發明提供了一種既耐高溫，又有很好的耐磨性能以及抗拉強度和屈服強度的高鋁耐高溫鎳鉻合金及其制造方法，成分的重量百分比為C0～0.1，Si0～0.5，Mn0～1.0，S0～0.015，W0.5％～1.5％，Cr15～20，Ni63～70，Al1.8～2.5，Cu0～0.8，Fe為余量。制造方法包括下列步驟按上述合金成分進行配料后冶煉；進行三次精煉；先加熱至900.C～1200.C，保溫10～40分鐘后進行在鍛造；進行冷加工；進行水冷卻。本發明的優點在于提高了合金的耐高溫性能和很好抗拉強度和屈服強度，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，提高了產品的純度。
文檔編號C22C1/02GK102485926SQ20101057604
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月4日 優先權日2010年12月4日
發明者杭正奎 申請人:杭正奎