核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法。取化學(xué)成分重量百分含量為Ni60.0min、Cu0.20max、Fe7.0～11.0、Mn0.30～0.50，C0.025～0.030、Si0.10～0.50、S0.010max、Cr28.0～31.0、Al0.10～0.50、Ti0.50max、B0.005max、N0.05max、P0.015max、Nb0.10max、Mo0.10max、Co0.05max的鎳基合金，經(jīng)鍛造成型，再經(jīng)固溶熱處理、再次熱處理制備成耐高溫、耐腐蝕設(shè)備部件用的鎳基合金。經(jīng)力學(xué)性能檢測(cè)，其抗拉、屈服強(qiáng)度，延伸率，沖擊功超過(guò)國(guó)家規(guī)定的性能指標(biāo)，具有耐高溫、耐腐蝕性能，腐蝕速率小于20毫克／平方分米·天，晶界碳化物分布均勻，晶內(nèi)僅有極少量細(xì)小碳化物析出。
【專利說(shuō)明】核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站使用的設(shè)備由若干零部件組成，這些零部件涉及到核電站運(yùn)行和使用的壽命,因此它需要由耐高溫、耐腐蝕的鎳基合金材料制成。
[0003]隨著我國(guó)重大專項(xiàng)示范工程CAP1400第三代技術(shù)項(xiàng)目的啟動(dòng)，需要一種理化性能更好，在高溫、高壓環(huán)境下具有較高的高溫力學(xué)性能和耐腐蝕性能的鎳基高溫合金。這種鎳基合金的室溫抗拉強(qiáng)度不少于586Mpa、屈服強(qiáng)度不小于241Mpa、延伸率小于30% ;350°C以下的抗拉強(qiáng)度不小于550Mpa、屈服強(qiáng)度不小于190Mpa ;晶界碳化物分布均勻，晶內(nèi)僅有極少的碳化物析出，腐蝕速率小于20毫克/平方分米.天。
[0004]目前，核電站設(shè)備零部件通常使用由常規(guī)方法制備的鎳基合金材料，該常規(guī)方法制備的鎳基合金材料，其重量百分含量組分為:Ni58.0min, Cu0.5max、Fe7.0~11.0、Mn0.5max、C0.05max、Si0.5max、S0.015max、Cr27.0 ~31.0。核電站設(shè)備零部件按以上所述的鎳基合金百分含量的組分制備，均達(dá)不到綜上所述的CAP1400第三代技術(shù)項(xiàng)目規(guī)定的技術(shù)參數(shù)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的，在于針對(duì)核電站設(shè)備零部件由常規(guī)方法制備的鎳基合金材料存在的問(wèn)題，提供一種能滿足CAP1400第三代技術(shù)項(xiàng)目規(guī)定的技術(shù)參數(shù)要求的核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法。它通過(guò)調(diào)整鎳基合金中的某些元素含量，采用鍛造和熱處理方法，控制碳化物的析出，從而提高鎳基合金材料的綜合性能。
[0006]本發(fā)明的核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法，取化學(xué)成分重量百分含量為:Ni60.0min, Cu0.20max、Fe7.0 ~11.0、Mn0.30 ~0.50，C0.025 ~0.030、Si0.10 ~0.50、S0.010max > Cr28.0 ~31.0、A10.10 ~0.50、Ti0.50max、B0.005max、N0.05max、P0.015max、Nb0.10max、Mo0.10max、Co0.05max的鎳基合金，經(jīng)鍛造成型，其固溶熱處理的溫度取 1016 ~1119°C。
[0007]固溶熱處理時(shí)，按照核電站設(shè)備零部件的實(shí)際熱處理厚度尺寸確定保溫時(shí)間，在不大于20mm時(shí),按至少保溫60分鐘時(shí)間,在大于20mm時(shí),按每增加1mm、保溫時(shí)間增加1.5分鐘。
[0008]固溶熱處理后，還需進(jìn)行再次熱處理，再次熱處理溫度為705~730°C，并按照核電站設(shè)備零部件的實(shí)際熱處理厚度尺寸確定保溫時(shí)間，在不大于20mm時(shí)，至少保溫8小時(shí)，在大于20mm時(shí),按每增加1mm，保溫時(shí)間增加2分鐘。
[0009]本發(fā)明的核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金經(jīng)鍛造成型，再經(jīng)固溶熱處理、再次熱處理，即制備成耐高溫、耐腐蝕的核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金。[0010]本發(fā)明的方法制備的核電站設(shè)備零部件，經(jīng)室溫力學(xué)性能檢測(cè)，其抗拉強(qiáng)度630Mpa min,屈服強(qiáng)度250Mpa min,延伸率30% min,沖擊功100J min。材料經(jīng)350°C高溫、力學(xué)性能檢測(cè)，其抗拉強(qiáng)度550Mpa min,屈服強(qiáng)度190Mpa min。材料經(jīng)敏化處理后進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)，試樣的腐蝕速率小于20毫克/平方分米?天，晶界碳化物分布均勻，晶內(nèi)僅有極少量的細(xì)小碳化物析出。
[0011]采用本發(fā)明方法所述化學(xué)成分的鎳基合金，經(jīng)鍛造成型，再經(jīng)固溶熱處理、再次熱處理制備的鎳基合金，超過(guò)國(guó)家規(guī)定的力學(xué)性能指標(biāo)，具有耐高溫、耐腐蝕性能。 【具體實(shí)施方式】
[0012]以下列舉核電站蒸汽發(fā)生器設(shè)備用的水室隔板零部件作為一個(gè)實(shí)施例，用于說(shuō)明本發(fā)明采用核電站設(shè)備中一個(gè)零部件，但不用于限制本發(fā)明的零部件范圍，并對(duì)本發(fā)明的核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法作進(jìn)一步敘述。
[0013]本發(fā)明的核電站蒸汽發(fā)生器水室隔板零部件用的鎳基合金，其制備方法，取化學(xué)成分重量百分含量為:Ni60.0min, Cu0.20max、Fe7.0 ~11.0、Mn0.30 ~0.50，C0.025 ~
0.030、Si0.10 ~0.50、S0.010max、Cr28.0 ~31.0、Α10.10 ~0.50、Ti0.50max、B0.005max、N0.05max、P0.015max、Nb0.10max、Mo0.10max、Co0.05max 的鎮(zhèn)基合金，經(jīng)由常規(guī)的乳制成型
調(diào)整為經(jīng)鍛造成型。
[0014]實(shí)施時(shí)，采用電渣錠進(jìn)行開坯鍛造，用型砧進(jìn)行拔長(zhǎng)，可使鋼錠內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的三向壓實(shí)力，內(nèi)部組織更致密，鍛造過(guò)程中將始鍛溫度控制在1120±20°C，終鍛溫度控制在950±20°C，最后一次火的變形量≥25%。
[0015]經(jīng)鍛制后，其固溶熱處理溫度取1016~1119°C，具體實(shí)施時(shí)熱處理溫度參數(shù)如下:
[0016]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.015% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1016~1036 0C ；
[0017]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.016% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1023~1043 0C ；
[0018]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.017% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1030~1050 0C ；
[0019]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.018% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1036~1056 0C ；
[0020]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.019% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1043~1063 0C ；
[0021]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.020% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1049~1069 0C ；
[0022]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.021% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1055~1075°C ；
[0023]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.022% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1060~1080 0C ；
[0024]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.023% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1066~1086 °C ；
[0025]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.024% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1071~109 ℃ ；
[0026]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.025% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1076~1096 ℃ ；
[0027]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.026% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1081~
iiorc ；
[0028]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.027% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1085~1105 ℃ ；
[0029]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.028% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1090~IllO℃ ；
[0030]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.029% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1094~1114℃；
[0031]當(dāng)鎳基合金材料中C的實(shí)際含量為0.030% max時(shí)，固溶熱處理溫度取1099~1119℃。
[0032]固溶熱處理時(shí)，按照蒸汽發(fā)生器水室隔板零部件的實(shí)際熱處理厚度尺寸確定保溫時(shí)間，在實(shí)際熱處理厚度尺寸不大于20mm時(shí)，按至少保溫60分鐘時(shí)間，在實(shí)際熱處理厚度尺寸大于20_時(shí),按每增加1_、保溫時(shí)間增加1.5分鐘。
[0033]固溶熱處理后，還需進(jìn)行再次熱處理，再次熱處理溫度為705~730°C，并按照核電站設(shè)備零部件的實(shí)際熱處理厚度尺寸確定保溫時(shí)間，在不大于20mm時(shí)，至少保溫8小時(shí)，在大于20mm時(shí),按每增加1mm，保溫時(shí)間增加2分鐘。
[0034]本發(fā)明的核電站蒸汽發(fā)生器水室隔板零部件用的鎳基合金，經(jīng)鍛造成型，再經(jīng)固溶熱處理和再次熱處理，即制備成耐高溫、耐腐蝕的蒸汽發(fā)生器水室隔板零部件用的鎳基
I=1-Wl O
【權(quán)利要求】
1.一種核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金的制備方法，其特征在于，取化學(xué)成分重量百分含量為:Ni60.0min, Cu0.20max、Fe7.0 ~11.0、Mn0.30 ~0.50，C0.025 ~0.030、Si0.10 ~0.50、S0.0I Omax > Cr28.0 ~31.0、A10.10 ~0.50、Ti0.50max、B0.005max、N0.05max、P0.015max、Nb0.1Omax> Mo0.1Omax> Co0.05max 的鎮(zhèn)基合金，經(jīng)鍛造成型，再經(jīng)固溶熱處理、再次熱處理，即制備成耐高溫、耐腐蝕的核電站設(shè)備零部件用的鎳基合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于固溶熱處理的溫度取1016~1119°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于固溶熱處理時(shí)，按照核電站設(shè)備零部件的實(shí)際熱處理厚度尺寸確定保溫時(shí)間，在不大于20mm時(shí)，按至少保溫60分鐘時(shí)間，在大于20mm時(shí),按每增加1mm、保溫時(shí)間增加1.5分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于固溶熱處理后，再經(jīng)705~730°C的再次熱處理，并按照核電站設(shè)備零部件的實(shí)際熱處理厚度尺寸確定保溫時(shí)間，在不大于20mm時(shí)，至少保溫8小時(shí),在大于20_時(shí),按每增加Imm,保溫時(shí)間增加2分鐘。
【文檔編號(hào)】C22C19/05GK103556003SQ201310472590
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】萬(wàn)東海, 張令, 洪大鈞, 王林, 張自生, 張明橋 申請(qǐng)人:貴州航天新力鑄鍛有限責(zé)任公司