提高鎳基高溫合金Hastelloy N的低Σ重位點陣晶界比例的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高鎳基高溫合金Hastelloy N的低Σ重位點陣晶界比例的工藝，包括以下步驟：a）固溶處理：將上述Hastelloy N 合金在1080?1120℃保溫13?17分鐘，然后采用水冷降溫至常溫；b）冷軋變形：進行冷軋變形，變形量為3?8%；c）再結晶退火：進行再結晶退火，在1080?1120℃保溫9?11分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。該工藝既不需要長時間的退火，也不需要反復冷軋變形，工藝簡單，操作容易，能夠有效的提高Hastelloy N合金耐腐蝕性能，具有良好的經濟效益。
【專利說明】提高鎳基高溫合金Haste I 1y N的低Σ重位點陣晶界比例的工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種提高鎳基高溫合金Hastel1yN的低Σ重位點陣晶界比例的工藝，屬于金屬材料的形變及熱處理工藝技術領域。
【背景技術】
[0002]高溫合金是指以鐵、鈷、鎳為基體，能在高溫以及一定應力條件下適應不同環境短時或長時使用的金屬材料。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用的可靠性。Haste I 1y N具有較高的高溫強度、塑性，良好的抗氧化、抗熱腐蝕性能，良好的熱疲勞性能，斷裂韌性，良好的組織穩定性和使用可靠性，因此，在航天、核工程、能源動力、交通運輸、石油化工、冶金等領域得到廣泛的應用。對于奧氏體基合金來說，應力腐蝕開裂和晶間腐蝕一直是其服役過程中的主要失效形式。如何降低其腐蝕敏感性，提高其使用壽命，從而提高使用安全性是人們一直關注的一個問題。
[0003]在二十世紀八十年代出現了“晶界工程”這一研究領域。在晶界工程研究過程中，廣泛使用的是重位點陣，即CSUcoincidence site lattice)點陣。在晶界工程研究中，低重位點陣晶界被定義為底層錯能晶界，而剩余的其他高層錯能晶界被稱為隨機晶界。低ΣCSL晶界必須符合Σ <29。低Σ CSL晶界比例越高，則材料的耐蝕性越好。采用現在工藝制成的Hastelloy N合金，低XCSL晶界比例為51%左右，耐腐蝕性較差，還有一定提升空間。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足之處，提供一種改善HastelloyN合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝。其簡單易行的操作工藝，以小變形+適當溫度退火就可以提高Hastelloy N合金中的低XCSL晶界比例，從而提高其耐腐蝕性能，在生產中實際可行，能夠取得明顯的經濟效益。
[0005]本發明是通過如下技術方案來實現的:
提高鎳基高溫合金H a s t e 11 ο y N的低Σ重位點陣晶界比例的工藝，鎳基高溫合金Hastelloy N合金成分的質量百分比為:CS0.06，Si彡 I，Mn彡0.8，Cr:7，Mo: 16，Cu彡0.35，Al+Ti^0.5，Fe彡4，V彡0.5，Co彡0.2^0.5，附余量;其工藝包括以下步驟:&)固溶處理:將上述Hastelloy N合金在1080-1120°C保溫13_17分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;b)冷乳變形:進行冷乳變形，變形量為3-8%;c)再結晶退火:進行再結晶退火，在1080-1120°C保溫9-11分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。
[0006]冷乳變形步驟中的變形量為4-6%。
[0007]本發明的工藝方法是應用于Hastelloy N合金成型加工過程中的最后一道工序，通過本工藝可以實現在不改變合金成分的前提下提高材料的耐晶間腐蝕性能，對材料的抗應力腐蝕、蠕變、疲勞性能也有改善，材料在處理之前，必須先進行固溶處理，將HastelloyN合金在1080-1120°C保溫13-17分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;進行冷乳變形，變形量為4-6%;冷乳后進行再結晶退火，在1080-1120°C保溫9-11分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。這種小變形量后的再結晶退火可顯著提高材料中的Σ3η晶界(n=l，2，3)比例，從而提高總體低SCSL晶界的比例，在結晶退火的保溫時間應控制的9-11分鐘范圍內，保溫時間過短或過長會使Σ CSL晶界比例明顯降低。
[0008]本發明能夠獲得低Σ CSL晶界比例至少為70%(Palumbo_Aust標準)的材料，而經傳統工藝加工的材料中低Σ CSL晶界比例為51%左右，低Σ CSL晶界比例高的材料與低Σ CSL晶界比例低的材料相比，具有明顯好的耐腐蝕性能。
[0009]本發明與現有技術相比具有如下有益效果:
本發明既不需要長時間的退火，也不需要反復冷乳變形，工藝簡單，操作容易，能夠有效的提高HasteI1y N合金耐腐蝕性能，具有良好的經濟效益。
【附圖說明】
[0010]圖1為不同工藝處理的Hastelloy N合金中不同類型晶界的0頂圖，其中(A)顯示傳統工藝處理Hastelloy N合金后晶界的0頂圖，(B)顯示本發明工藝處理Hastelloy N合金后晶界的OIM圖；
圖2為不同工藝處理的Hastelloy N合金中晶界類型比例，其中(A)顯示傳統工藝處理Hastelloy N合金后晶界類型比例，(B)顯示本發明工藝處理Hastelloy N合金后晶界類型比例。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。以下所述僅為本發明的較佳實施例，并非對本發明的范圍進行限定。
[0012]實施例1，本實施方式采用的HastelloyN合金材料成分的質量百分比為:C:0.016,Si:0.28,Mn:0.35,Cr:7.1,Mo:16.4,Co:0.002,Cu:0.03,Al:0.14,Ti:0.003,Fe:4.21，Ni余量。合金在1100°C保溫15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;經過冷乳變形，變形量為4.6%;進行再結晶退火，在1100°C保溫10分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。經電子背散射衍射方法測定，采用傳統工藝處理后的樣品A中的低XCSL晶界比例為51.1%，采用本發明工藝處理后的樣品B中的低XCSL晶界比例為74.5%，低XCSL晶界都按Palumb0-Aust標準統計。不同工藝處理后的Hastelloy N合金中不同類型晶界的0頂圖見附圖1，其中(A)顯示傳統工藝處理Hastelloy N合金后晶界的0頂圖，(B)顯示本發明工藝處理Hastelloy N合金后晶界的0頂圖。不同工藝處理后的Hastelloy N合金中晶界類型比例見附圖2，其中(A)顯示傳統工藝處理Hastelloy N合金后晶界類型比例，(B)顯示本發明工藝處理Hastelloy N合金后晶界類型比例。由圖1和圖2可以看出，經過本發明工藝處理后，合金中的低XCSL晶界比例有大幅度的提高，從而可以顯著改善Hastelloy N合金的耐蝕性能。
[0013]實施例2，本實施方式采用的HastelloyN合金材料成分的質量百分比為:C:
0.016,Si:0.28,Mn:0.35,Cr:7.1,Mo:16.4,Co:0.002,Cu:0.03,Al:0.14,Ti:0.003,Fe:4.21，Ni余量。合金在1100°C保溫14分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;經過冷乳變形，變形量為4.9%;進行再結晶退火，在1100°C保溫10分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。經電子背散射衍射方法測定，采用本發明工藝處理后的樣品B中的低XCSL晶界比例為75.4% JgXCSUaB界都按Palumbo-Aust標準統計。
[0014]實施例3，本實施方式采用的HastelloyN合金材料成分的質量百分比為:C:0.016,Si:0.28,Mn:0.35,Cr:7.1,Mo:16.4,Co:0.002,Cu:0.03,Al:0.14,Ti:0.003,Fe:4.21，Ni余量。合金在1100°C保溫16分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;經過冷乳變形，變形量為6.3%;進行再結晶退火，在1100°C保溫10分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。經電子背散射衍射方法測定，采用本發明工藝處理后的樣品B中的低XCSL晶界比例為75.0% JgXCSUaB界都按Palumbo-Aust標準統計。
[0015]實施例只是為了便于理解本發明的技術方案，并不構成對本發明保護范圍的限制，凡是未脫離本發明技術方案的內容或依據本發明的技術實質對以上方案所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明保護范圍之內。
【主權項】
1.提高鎳基高溫合金Hastel1yN的低Σ重位點陣晶界比例的工藝，鎳基高溫合金Hastelloy N合金成分的質量百分比為:CS0.06，Si彡 I，Mn彡0.8，Cr:7，Mo: 16，Cu彡0.35，Al+Ti^0.5，卩6<4，￥<0.5，(:0<0.2，￥<0.5，附余量;其特征在于:其工藝包括以下步驟:a)固溶處理:將上述Hastelloy N合金在1080-1120°C保溫13-17分鐘，然后采用水冷降溫至常溫；b)冷乳變形:進行冷乳變形，變形量為3-8%;c)再結晶退火:進行再結晶退火，在1080-1120°C保溫9-11分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。2.根據權利要求1所述的提高鎳基高溫合金HastelloyN的低Σ重位點陣晶界比例的工藝，其特征在于:冷乳變形步驟中的變形量為4-6%。
【文檔編號】C22C19/05GK105886841SQ201610412944
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】李鈞, 李帥, 肖學山, 徐裕來, 武昭妤, 彭偉, 張華偉, 王雷, 張姣姣, 臧天沐, 楊智, 洪笑宇
【申請人】上海大學興化特種不銹鋼研究院