一种高品质镍-铬-铁基高温合金带材及其制备方法与流程

本技术涉及高温合金材料的，更具体地说，涉及一种高品质镍-铬-铁基高温合金带材及其制备方法。

背景技术：

1、gh4169合金是一种镍-铬-铁基沉淀强化型变形高温合金，其标准热处理态的组织由γ基体、主要强化相γ′′(ni3nb)、辅助强化相γ′(ni3(al,ti,nb))、δ相以及少量的ti(c,n)和nbc组成。该合金在650℃以下具有较高的强度，并具有良好的抗热疲劳、抗氧化和优异的冷、热加工性能，成为650℃以下用量最大的高温合金。

2、近年来，gh4169合金的深加工产品——带材，已成为一类重要的战略性材料，被广泛用于制作航空航天、核电核能、电工电子、石油化工、新能源、医疗等领域中的高级敏感元件和弹性元件等。

3、随着航空航天、核电核能等领域技术的发展，对gh4169合金带材制元件的强度、使用寿命和形位公差等提出了更高要求，进而对所用合金带材的纯净度、组织性能、表面质量和尺寸精度提出了更为严格的要求。

4、进入21世纪以来，国内涌现出许多新兴的高温合金带材精深加工企业，这些企业的装备水平和生产工艺均在不断提升。然而，国内高端领域发展所需的高品质高温合金带材（兼具高尺寸精度、良好板型、高表面质量和优异、稳定的性能）加工水平整体依旧落后。目前，航空航天、核电核能等领域急需的高品质gh4169合金带材仍严重依赖进口。

技术实现思路

1、为了提高镍-铬-铁基高温合金带材的尺寸精度、表面质量、性能及其稳定性，本技术提供一种高品质镍-铬-铁基高温合金带材及其制备方法。镍-铬-铁基高温合金带材的典型代表即国产gh4169合金带材。

2、第一方面，本技术提供一种高品质镍-铬-铁基高温合金带材的制备方法，采用如下的技术方案：

3、一种高品质镍-铬-铁基高温合金带材的制备方法，具体包括以下步骤：带坯制备、中间坯冷轧、中间坯退火、中间坯表面处理、成品冷轧、成品退火、拉矫：

4、其中，带坯制备：将铸锭高温均匀化热处理后，扒皮、锻造至厚度为45-80mm、宽度≥200mm的板坯；将所述板坯进行二次均匀化处理后，经过热轧和固溶处理，得到厚度为3.0-4.0mm的带坯；将所述带坯进行酸洗和砂光处理后，制得冷轧用带坯；

5、中间坯冷轧：将所述冷轧用带坯进行冷轧，获得满足带材成品冷轧厚度要求的冷轧态中间坯；

6、中间坯退火：将所述冷轧态中间坯进行退火处理，获得退火态中间坯。

7、中间坯表面处理：将所述退火态中间坯进行湿磨、脱脂清洗、烘干，获得经过表面处理的中间坯；

8、成品冷轧：将所述经过表面处理的中间坯进行成品冷轧，获得冷轧态的成品带坯；

9、成品退火：将所述冷轧态的成品带坯进行退火处理，获得带材；

10、拉矫：将所述带材进行拉矫，获得成品带材，即高品质镍-铬-铁基高温合金带材；

11、所述高品质镍-铬-铁基高温合金带材的厚度为0.10-0.50mm，宽度为200-400mm。

12、本技术通过增加板坯二次均匀化热处理可进一步提高板坯的成分组织均匀性；通过对退火态中间坯进行表面处理可为进一步提高带材表面质量奠定基础；通过控制合理的成品冷轧变形量和成品退火工艺可获得具有均匀细晶组织且组织性能满足技术指标要求的带材，并实现对尺寸精度的控制，通过采取优化的工艺进行拉矫可进一步提高带材平直度。

13、优选地，所述高品质镍-铬-铁基高温合金带材的厚度为0.10-0.50mm，宽度为200-400mm。

14、优选地，所述高品质镍-铬-铁基高温合金带材的厚度为0.10-0.20mm，宽度为200-270mm。

15、在一个具体的实施方案中，所述高品质镍-铬-铁基高温合金带材的厚度为0.30mm或0.20mm。

16、在一个具体的实施方案中，所述高品质镍-铬-铁基高温合金带材的宽度为200mm或260mm。

17、优选地，所述带坯制备工序中，所述二次均匀化热处理的装炉温度≤600℃，之后以≤75℃/h的升温速度升至1180-1200℃，保温时间的计算方式如下：

18、t≥0.3d

19、其中，t表示二次均匀化热处理保温时间（h），d为板坯厚度（mm）；

20、保温后炉冷至炉温≤500℃后出炉。

21、优选地，所述砂光处理具体为：采用40-150目砂带均匀去除带坯表面氧化皮，使带坯表面粗糙度ra值细于1.0μm。

22、优选地，所述砂光处理具体为：依次采用40-80-120-150目砂带均匀去除带坯表面氧化皮，使带坯表面粗糙度ra值细于1.0μm。

23、优选地，所述中间坯冷轧工序为：将厚度为3.0-4.0mm的带坯进行冷轧，经多火次冷轧将带坯轧至厚度为0.2-1.0mm的冷轧态中间坯，火次冷轧变形量为30-60%，道次冷轧变形量为10-15%。

24、优选地，所述中间坯退火工序为：将冷轧态中间坯进行退火处理，退火温度为1050-1100℃，走带速度为1-15m/min。

25、优选地，所述退火处理在连续退火炉中进行。

26、优选地，所述连续退火炉为高纯氢气氛，氢气纯度为99.99%。

27、优选地，所述中间坯表面处理工序中，根据所述退火态中间坯退火后的表面状态，需选择不少于两种厚度的退火态中间坯进行湿磨、脱脂清洗和烘干。

28、优选地，所述烘干的温度为50-100℃。

29、优选地，所述成品冷轧工序中，成品冷轧变形量为40-55%，道次冷轧变形量为10-15%。

30、优选地，所述成品退火工序为：所述退火处理的退火温度为1060~1090℃，走带速度为5~20m/min。

31、第二方面，本技术提供一种利用上述制备方法制得的高品质镍-铬-铁基高温合金带材。

32、优选地，所述高温合金带材的晶粒度为7.5-10.0级，交货态室温延伸率≥50%，交货态+时效态室温延伸率≥20%。

33、优选地，所述高温合金带材的厚度精度为高温合金带材目标厚度的±（3.0-5.0）%。

34、优选地，所述高温合金带材的表面粗糙度值为0.08~0.13μm。

35、优选地，按质量百分比计，所述高温合金带材包含以下成分：c≤0.04%，si≤0.25%，mn≤0.25%，cr 17.0~21.0%，ni 50.0~55.0%，mo 2.8~3.3%，nb+ta 4.75~5.25%，ti0.75~1.15%，al 0.30~0.70%，co≤0.04%，cu≤0.10%，p≤0.010%，s≤0.0008%，o≤0.0025%，n≤0.0050%，b≤0.002%，ta≤0.05%，余量为fe。

36、本技术提供的一种高品质镍-铬-铁基高温合金带材及其制备方法，通过对板坯进行二次均匀化热处理进一步提高了板坯的成分组织均匀性，为带材冷轧过程中尺寸精度的控制、成品带材组织均匀性控制奠定了良好的基础；通过酸洗+砂带修磨显著提升了高表面质量的带坯，为成品带材表面质量的控制奠定了良好的基础；通过优化控制中间坯冷轧、中间坯退火、表面处理、成品冷轧、成品退火和拉矫等关键工艺参数，制备出了具有均匀细晶组织的、尺寸精度高、表面质量好、力学和工艺性能优异的高品质镍基高温合金带材。

37、综上所述，本技术具有以下有益效果：

38、1. 本技术提供了一种高品质镍基高温合金带材的制备方法，通过对板坯进行二次均匀化热处理，结合带坯酸洗+砂带修磨，并通过优化控制中间坯冷轧、中间坯退火、表面处理、成品冷轧、成品退火和拉矫等关键工艺参数，使得制备出的镍-铬-铁基高温合金兼具高尺寸精度高和高表面质量好，且组织性能均匀性好，可推广应用于航天、航空、核电等领域。

39、2. 本技术获得的厚度为0.10~0.50mm的高品质镍-铬-铁基高温合金带材的晶粒度为7.5~10.0级，交货态室温延伸率≥50%，交货态+时效态室温延伸率≥20%，厚度精度为±（3.0-5.0%）δ，带材表面粗糙度ra值为0.08~0.13μm。

40、3. 利用本技术提供的高品质镍-铬-铁基高温合金带材制备方法制得的带材，其组织性能均匀性好，并且具有优异的室温拉伸性能、工艺性能、高尺寸精度和高表面质量，适合大范围推广应用。