高溫合金625h及其工藝制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高溫合金材料制備技術領域，特別是涉及高溫合金625H及其工藝制 作方法。
【背景技術】
[0002] UNS N06625合金是鎳基變形高溫合金，是以鉬、鈮為主要強化元素的固溶強化 型變形高溫合金，具有優良的耐蝕性和抗氧化性。其廣泛運用于制造航空發動機零部件、 宇航結構部件、化工設備和核電設備零部件等。為了推進核電產業發展，國家向多種堆型 的研發，我國第四代核電高溫氣冷堆材料基本選用了 UNS N06625為基礎的材料，但是在此 材料基礎上提出了更高的要求和指標。為了滿足其在750°C，178MPa下高溫持久壽命超過 1000小時的技術指標，并能夠通過此研發能夠達到在750°C，75. 3MPa下高溫持久壽命超過 100000小時的技術指標。
【發明內容】
[0003] 為了克服上述現有技術的不足，達到上述技術指標，本發明通過特殊化學成分設 計和搭配找到Nb、Ti、Al元素之間比例關系對合金UNS N06625的影響，以達到在超臨界 (750°C)環境，不低于178MPa下高溫持久壽命超過1000小時。
[0004] 本發明所采用的技術方案是：高溫合金625H，其配方按重量百分比計算，具體含 量成分包括： C 0. 04%~0, 05% Si:彡 0.20% Mn :彡 0. 10% P 0. 015% S 0. 005% Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% AL :0. 30%~0,40% Mo: 9. 50%~10,00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe :彡 0. 50% Cu :彡 0. 05% Co:彡 0.05% Ni:彡 60.00%。
[0005] 進一步地，在包括上述含量的基礎上，該高溫合金625H在熔煉的后期，還需加入 鋯Zr和稀土合金以提升材料的性能。
[0006] 一種制造上述高溫合金625H的工藝，采用真空冶煉+電渣雙聯的冶煉工藝 (VM+ESR)，即真空感應熔煉（VM) +惰性氣氛保護電渣重熔（ESR)雙聯的工藝，并通過對鍛 造和熱處理熱加工工藝要求進行控制和改進；包括如下步驟： A. 真空感應爐冶煉：按上述的成分配料，將其投入真空感應爐冶煉； B. 電渣精煉； C. 鍛造：開鍛溫度1130°C，終鍛溫度多900°C ; D. 超聲檢測； E. 熱處理：彡1093°C固溶+彡982°C穩定化退火+700°C時效硬化； F. 超聲檢測； G. 劃線取樣； Η.性能測試：包括其成分、室溫拉伸性能、750°C拉伸性能、金相、750°C高溫持久性能 檢測； I.車光研磨成品。
[0007] 進一步地，所述B步驟中的精煉溫度：1520-1560°C，精煉時間大于45min，出鋼溫 度為 1540-1580°C。 與現有技術相比，本發明的有益效果是：采用合適的化學元素 C、Nb、Ti、Al搭配控制其 強化相的數量和種類，增大固溶元素 Mo、Cr、Ni的元素含量，限制Fe、Cu、Co的元素，嚴格控 制S、Pb、Se、Bi、Hg元素含量，增加 Zr、稀土的微量元素作用；采用真空冶煉+電渣雙聯的 冶煉工藝（VM+ESR)以提高鋼材純凈度和脫氣效果；控制熱加工(鍛造和熱處理）的溫度來 得到合適的金相組織結構。
[0008] 采用新的配方配置高溫合金625H，即：C:彡0·04%~0·05%; Si ： ^ 0. 20% ； Mn ： ^ 0. 10% ； P ： ^ 0. 015% ； S ： ^ 0. 005% ； Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% ； AL : 0. 30%~0, 40% ； Mo: 9. 50%~10, 00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe: 彡（λ 50% ; Cu :彡（λ 05% ; Co :彡（λ 05% ; Ni :彡60. 00%。并在熔煉后期加入鋯Zr和稀 土合金以提升材料的性能。使得其相比不同UNS N06625在750°C高溫下擁有更高的屈服強 度和高溫持久性能。
[0009] 本發明的材料為第四代核電領域的高溫氣冷堆的各種零部件原材料。目前在制的 第四代核電高溫氣冷堆項目的蒸發器和堆內構件大量使用UNS N06625材料所制造的蒸汽 管、支撐棒軸、容器用板等。作為清潔能源的核電是我國重點發展和推廣項目，第四代高溫 氣冷堆由于其體積小、功率大、安全系數高作為國家研宄的重點。并且在石油化工、軍工等 領域都會用到此牌號的材料，在顯著提升力學性能和高溫持久性能研發的625H -定更加 有力的促進其廣泛性使用。
【具體實施方式】
[0010] 為了加深對本發明的理解，下面結合實施例對本發明進一步說明，該實施例僅用 于解釋本發明，并不對本發明的保護范圍構成限定。
[0011] 高溫合金625H，其配方按重量百分比計算，具體含量成分包括： C 0. 04%~0, 05% Si:彡 0.20% Mn :彡 0. 10% P 0. 015% S 0. 005% Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% AL :0. 30%~0,40% Mo: 9. 50%~10,00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe :彡 0. 50% Cu :彡 0. 05% Co:彡 0.05% Ni:彡 60.00%。
[0012] 該配方在包括上述含量的基礎上，還在其高溫合金625H在熔煉的后期，還需加入 鋯Zr和稀土合金以提升材料的性能。
[0013] 一種制造上述高溫合金625H的工藝，采用真空冶煉+電渣雙聯的冶煉工藝 (VM+ESR)，即真空感應熔煉（VM) +惰性氣氛保護電渣重熔（ESR)雙聯的工藝，并通過對鍛 造和熱處理熱加工工藝要求進行控制和改進；包括如下步驟： A. 真空感應爐冶煉：按上述的成分配料，將其投入真空感應爐冶煉； B. 電渣精煉； C. 鍛造：開鍛溫度1130°C，終鍛溫度多900°C ; D. 超聲檢測； E. 熱處理：彡1093°C固溶+彡982°C穩定化退火+700°C時效硬化； F. 超聲檢測； G. 劃線取樣； H. 性能測試：包括其成分、室溫拉伸性能、750°C拉伸性能、金相、750°C高溫持久性能 檢測； I. 車光研磨成品。
[0014] 在B步驟中，其精煉溫度：1520-1560 °C，精煉時間大于45min，出鋼溫度為 1540-1580°C，具有較好的性能。
[0015] 現就本發明625H所設計成分的原理與作用作進一步說明：首先，對化學成分進行 分析，合金化學成分對比見表1 ;
【主權項】
1. 高溫合金625H，其配方按重量百分比計算，具體含量成分包括： C 0. 04%~0, 05% Si:彡0.20% Mn:彡0. 10% P 0. 015% S 0. 005% Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% AL :0. 30%~0,40% Mo: 9. 50%~10,00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe:彡0. 50% Cu:彡0. 05% Co:彡0.05% Ni:彡60.00%。
2. 根據權利要求1所述的高溫合金625H，其特征在于：在包括上述含量的基礎上，該 高溫合金625H在熔煉的后期，還需加入鋯Zr和稀土合金以提升材料的性能。
3. -種制造權1和權2所述的高溫合金625H的工藝，其特征在于：采用真空冶煉+電 渣雙聯的冶煉工藝（VM+ESR)，其中VM為真空感應熔煉，ESR為惰性氣氛保護電渣重熔，并 通過對鍛造和熱處理熱加工工藝要求進行控制和改進；包括如下步驟： 真空感應爐冶煉：按上述的成分配料，將其投入真空感應爐冶煉； 電渣精煉； 鍛造：開鍛溫度1130°C，終鍛溫度多900°C ; 超聲檢測； 熱處理：彡1093°C固溶+彡982°C穩定化退火+700°C時效硬化； 超聲檢測； 劃線取樣； 性能測試：包括其成分、室溫拉伸性能、750°C拉伸性能、金相、750°C高溫持久性能檢 測； 車光研磨成品。
4. 根據權利要求3所述的高溫合金625H的制造工藝，其特征在于：所述B步驟中的精 煉溫度：1520-1560°C，精煉時間大于45min，出鋼溫度為1540-1580°C。
【專利摘要】本發明公開了高溫合金625H，其配方按重量百分比計算，具體含量成分包括：C：≤0.04%~0.05%Si：≤0.20%Mn：≤0.10%P：≤0.015%S：≤0.005%Cr：22.50~23.00%；Ti :0.20%~0.30%AL:0.30%~0.40%Mo: 9.50%~10.00% Nb+Ta:3.65%~4.15%Fe：≤0.50%Cu：≤0.05%Co：≤0.05%Ni：≥60.00%。通過特殊化學成分設計和搭配找到Nb、Ti、Al元素之間比例關系對合金UNS N06625的影響，以達到在超臨界（750℃）環境，不低于178MPa下高溫持久壽命超過1000小時。
【IPC分類】C22C19-05
【公開號】CN104878248
【申請號】CN201510107892
【發明人】華大鳳
【申請人】江蘇新華合金電器有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年3月12日