专利名称：一种抗高温氧化及耐高温腐蚀的高温合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合金，特别涉及一种抗高温氧化及耐高温腐蚀的高温合金。
背景技术：
通常的高温合金是指在很高温度下使用的金属结构材料，它们具有一定的高温强度、高温疲劳强度、高温持久性能、高温抗蠕变性能、高温抗应力松弛能力，这种高温合金的性能要求偏重于高温综合性能、高温强度。
在很多领域需要特殊用途的高温合金，如热电偶测温保护管、高温模具、高温夹具、玻璃行业等，此时需要高温合金具有特殊功能，首要选项是合金使用温度高、在使用温度下具有优异的抗氧化性能、耐腐蚀性能、耐磨耐冲刷性能等，高温强度已经不再是最主要的考虑因素(但仍然重要)。例如，冶金、机械、石油、化工、仪器仪表等行业在1200～1350℃的测温占相当比例，这些测温点工作环境恶劣，大多存在高温氧化、腐蚀、冲刷及冲击等现象，对热电偶保护管的要求很高；并且，随着技术的不断发展，这样的需求还不断提高。目前，国内外较为成功的高温合金如Alloy 214(美国)、3И747(俄国)等能够在1200～1300℃使用、具有较优异的抗高温氧化能力，但是，这些合金使用温度不高、最高使用温度仅1300℃，抗高温氧化性能不太理想、且高温强度很低、不耐高温腐蚀。
发明内容
本发明的目的是针对现有合金存在的缺陷和不足，提供一种最高使用温度达1350℃，长期使用最高温度达1300℃，同时具有优异的高温抗氧化性能和高温耐腐蚀性能、较高的高温强度，并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材的高温合金。
本发明的技术方案为合金化学成分的重量百分比为C≤0.08％、Si≤0.8％、Mn≤0.8％、Ni 40～50％、Cr14～20％、Al 3.8～7.5％、Y≤0.3％、余量为Fe。
合金中加入适量的元素Al、Cr、Y以确保优异的高温抗氧化性能和高温耐腐蚀性能。为确保合金的可加工性，合金必须保证足量的Ni。合金的化学成分经过设计，既达到很高的使用温度，又保证优异的高温抗氧化性能、能够进行冷热变形加工以生产出合金材，还具有一定的高温强度、高温耐腐蚀性能。
合金采用真空感应熔炼，再经过电渣重熔获得合金锭。合金热锻造温度为1150℃、保温时间为60分钟；热轧温度为1150℃、保温时间为45分钟。合金在冷加工过程中必须适时进行固溶处理以消除冷作硬化，固溶处理制度为保温温度1050℃、保温时间30～45分钟、水冷。
本合金在空气介质中的静态工程氧化腐蚀速度R优于其它合金2～10倍，高温强度比其它合金高约10～15％，使用寿命延长100％以上。
本合金特别适用于制作在1100～1350℃高温下使用的部件，如热电偶保护管、高温模具、高温夹具、玻璃行业等。因其十分优异的综合性能亦能在800～1100℃的中高温区间作为一般高温结构材料使用。
合金使用状态一般为固溶态。合金不能通过热处理强化。
合金各种元素的搭配及其搭配比例，使合金具有如下的主要性能。
(1)合金的最高使用温度为1350℃，长期使用最高温度达1300℃。
(2)高温抗氧化性能，合金在空气介质中的静态工程氧化腐蚀速度R为1100℃时，R≤0.006～0.01mm/a；1300℃时，R≤0.05～0.1mm/a；
1350℃时，R≤0.14～0.2mm/a。
(3)合金的熔点为1372℃。
(4)合金的密度为7.66g/cm3。
(5)合金无磁性。
(6)合金的室温弹性模量E为189000MPa。
本发明的一种抗高温氧化及耐高温腐蚀的高温合金，最高使用温度达1350℃，长期使用最高温度达1300℃，同时具有优异的高温抗氧化性能和一定的高温耐腐蚀性能、较高的高温强度，并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材的高温合金，应用于制作高温模具、高温夹具、高温抗氧化、高温耐腐蚀热电偶保护管等，可在含碳、硫、氯等高温氧化腐蚀气氛中短期使用，克服了刚玉、二硅化钼管以及高温合金表面涂层等方法的缺点，解决了1200～1350℃这一温区测温用热电偶保护管材料问题。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1按化学成分重量百分比C 0.02％、Si 0.5％、Mn 0.5％、Ni 45％、Cr 17％、Al 4.5％、Y 0.1％、余量Fe生产的合金锭，经热加工、冷加工成合金材，应用于制作高温抗氧化、高温耐腐蚀热电偶保护管等。
实施例2按化学成分重量百分比C 0.02％、Si 0.5％、Mn 0.8％、Ni 45％、Cr 17.5％、Al 4.2％、Y 0.15％、余量Fe生产的合金锭，经热加工、冷加工成合金材，应用于制作高温模具、高温夹具、高温抗氧化、高温耐腐蚀热电偶保护管等。
合金各种元素的搭配及其搭配比例，使合金具有如下的主要性能。
(1)合金的最高使用温度为1350℃，长期使用最高温度达1300℃。
(2)高温抗氧化性能，合金在空气介质中的静态工程氧化腐蚀速度R为1100℃时，R≤0.006～0.01mm/a；1300℃时，R≤0.05～0.1mm/a；1350℃时，R≤0.14～0.2mm/a。
高温抗氧化性能对比见表格1。
表格1高温抗氧化性能对比
(3)合金的高温力学性能见表格2。高温力学性能对比见表格3。
表格2合金的高温力学性能
表格3高温力学性能对比
(4)合金的熔点为1372℃。
(5)合金的密度为7.66g/cm3。
(6)合金无磁性。
(7)合金的室温弹性模量E为189000MPa。
(8)合金的平均线膨胀系数见表格2。
表格2合金的平均线膨胀系数
权利要求
一种抗高温氧化及耐高温腐蚀的高温合金，其特征在于该合金化学成分的重量百分比为C≤0.08％、Si≤0.8％、Mn≤0.8％、Ni 40％～50％、Cr 14％～20％、Al 3.8％～7.5％、Y≤0.3％、余量为Fe。
全文摘要
本发明公开了一种抗高温氧化及耐高温腐蚀的高温合金，合金化学成分的重量百分比为C≤0.08％、Si≤0.8％、Mn≤0.8％、Ni40～50％、Cr14～20％、Al3.8～7.5％、Y≤0.3％、余量为Fe。本合金最高使用温度达1350℃，长期使用最高温度达1300℃，同时具有优异的高温抗氧化性能和一定的高温耐腐蚀性能、较高的高温强度，并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材的高温合金，应用于制作高温模具、高温夹具、高温抗氧化、高温耐腐蚀热电偶保护管等，克服了刚玉、二硅化钼管以及高温合金表面涂层等方法的缺点，解决了1200～1350℃这一温区测温用热电偶保护管材料问题。
文档编号C22C38/40GK1775984SQ20051005741
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者黄进峰, 王陆洲, 张前发, 万红, 付小容, 诸吉生, 魏捍东 申请人:重庆仪表材料研究所