專利名稱：耐高溫鎳鉻合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳鉻合金材料及其制造方法，尤其是一種耐高溫鎳鉻合金及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前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℃～1200℃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2Cr13Ni13、2Cr15Ni20、1Cr16Ni25等耐高溫性能都不夠理想，即便是Cr20Ni80等一系列高電阻電熱合金其使用的最高溫度也只能達到1200℃。因此，當材料需要在1200℃以上高溫情況下使用，如將其應用于大型電烘箱、微波爐、洗衣機、點火器之中時，就會帶來許多問題。從國際上來看，美國耐熱合金國際公司對外售出的803合金材料，是專門為石化、化工和熱加工環(huán)境下使用而設計的一種鎳鉻合金，其熔點也只達到了1300℃，而且其抗拉強度、屈服強度等物化性能也不夠理想。在制造生產(chǎn)類似耐高溫合金材料時，在冶煉、熱處理方面很容易發(fā)生材料開裂、波浪形等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種有較高熔點能夠長時間耐受1300℃以上高溫的，且同時具有較好抗拉強度和屈服強度的鎳鉻合金材料及其制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種耐高溫鎳鉻合金，基本由以下成分的重量百分比組成0＜C≤0.1，0＜Si≤0.5，0＜Mn≤1.0，0＜S＜0.015，Cr21～25，Ni58～63，Al1.0～1.7，0＜Cu＜1.0，F(xiàn)e為余量。
采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有常見的鎳鉻合金相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點是1、耐高溫性能明顯增強。通過調(diào)整配比，產(chǎn)品的耐高溫、耐氧化性能明顯得到了提高，其熔點可以超過1400℃，比803耐高溫合金材料1300℃的熔點要高，更是遠遠超過了一般耐高溫合金材料所能耐受的1000℃～1100℃，可以長時間的工作在1300℃～1360℃的高溫下。
2、綜合性能明顯改善。通過常規(guī)產(chǎn)品配方多次組合調(diào)整試驗，本發(fā)明大膽調(diào)整配比，打破常規(guī)增加鋁、銅含量，使合金材料的金相組織得到明顯改善，同時兼顧了強度、使產(chǎn)品的抗拉強度大增加了40％，屈服強度增加了35％，伸長率增加了35％。

3、成本效益較高。通過配比的調(diào)整，本發(fā)明的產(chǎn)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(chǎn)品的耐高溫性能，其綜合性能也得到了明顯改善，產(chǎn)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(fā)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(fā)明將鉻重量百分比控制在21％～25％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(fā)明將鉻重量百分比控制在58％～63％之間。
鋁(Al)因其熔點并不高只有660℃，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(fā)明考慮鋁具有有較好的延展性、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(fā)明將鋁重量百分比控制在1％～1.7％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(chǎn)生熱脆，降低合金材料的機械性能，所以本發(fā)明將銅重量百分比控制在大于0小于1％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(fā)明將錳重量百分比控制不超過1％即可。
硫(S)在通常情況下是有害元素，易使合金材料產(chǎn)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(zhì)存在，故而本發(fā)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(jié)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(zhì)存在，故而本發(fā)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(zhì)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(fā)明的性能符合要求，故而本發(fā)明將碳重量百分比控制在不超過0.1％。
由于本發(fā)明中產(chǎn)品成分配比做了調(diào)整，且加入了銅、鋁，對傳統(tǒng)的現(xiàn)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900℃～1200℃，保溫10～40分鐘后進行在鍛造；第四步，進行冷加工；第五步，進行水冷卻。
采用了上述制造方法后，與傳統(tǒng)方法相比具有以下顯著優(yōu)點一是在工藝流程中打破常規(guī)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(chǎn)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(xiàn)象，解決了生產(chǎn)過程中出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)明。
實施例1耐高溫鎳鉻合金配方組成為C0.1(重量百分比，下同)，Si0.5，Mn1.0，S0.014，Cr21，Ni58，Al1.0，Cu0.01，F(xiàn)e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900℃，保溫40分鐘后進行在鍛造；第四步，進行冷加工；第五步，運用水冷卻進行熱處理。
實施例2耐高溫鎳鉻合金配方組成為C0.08(重量百分比，下同)，Si0.5，Mn1.0，S0.014，Cr25，Ni63，Al1.7，Cu0.99，F(xiàn)e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℃，保溫10分鐘后進行在鍛造；第四步，進行冷加工；第五步，運用水冷卻進行熱處理。
實施例3耐高溫鎳鉻合金配方組成為C0.05(重量百分比，下同)，Si0.1，Mn0.3，S0.008，Cr23，Ni60，Al1.3，Cu0.5，F(xiàn)e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950℃，保溫15分鐘后進行在鍛造；第四步，進行冷加工；第五步，運用水冷卻進行熱處理。
實施例4耐高溫鎳鉻合金配方組成為C0.01(重量百分比，下同)，Si0.01，Mn0.01，S0.005，Cr24，Ni62，Al1.5，Cu0.1，F(xiàn)e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℃，保溫20分鐘后進行在鍛造；第四步，進行冷加工；第五步，運用水冷卻進行熱處理。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫鎳鉻合金，基本由以下成分的重量百分比組成0＜C≤0.1，0＜Si≤0.5，0＜Mn≤1.0，0＜S＜0.015，Cr21～25，Ni58～63，Al1.0～1.7，0＜Cu＜1.0，F(xiàn)e為余量。
2.一種制造權(quán)利要求1所述的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℃～1200℃，保溫10～40分鐘后進行鍛造；第四步，進行冷加工；第五步，進行水冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有較高熔點能夠長時間耐受1300℃以上高溫，且同時具有較好抗拉強度和屈服強度的鎳鉻合金及其制造方法，成分的重量百分比為0＜C≤0.1，0＜Si≤0.5，0＜Mn≤1.0，0＜S＜0.015，Cr21～25，Ni58～63，Al1.0～1.7，0＜Cu＜1.0，F(xiàn)e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；進行二次精煉；先加熱至900℃～1200℃，保溫10～40分鐘后進行在鍛造；進行冷加工；進行水冷卻。本發(fā)明的優(yōu)點在于提高了合金的耐高溫性能和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(chǎn)品的純度。
文檔編號C22F1/00GK1974816SQ20061009827
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者杭正奎 申請人:杭正奎