专利名称：一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合金，特别涉及一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金。
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。它们出现于三十年代，其发展动力主要来源于航空发动机的需要，特别是四十年代末喷气发动机问世以来，对高温合金的需求日益增加，同时，其使用范围扩大。
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、离心玻璃棉漏板等，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)。在此使用温度下，材料能够满足其基本的强度即可以使用，当然，高强度更好。
目前，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。国内外较为成功的高温合金3YC52(中国)、Alloy 214(美国)、3и747(俄国)等能够在1200℃-1350℃使用、具有优异的抗高温氧化能力、具行较高的高温强度和良好的加工性能，基本能在含碳、硫、氯等高温氧化腐蚀气氛中短期使用，且克服了刚玉、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。但是上述合金尽管已经十分优秀，仍然存在不足，主要表现在合金抗高温氧化性能仍有提高的余地、耐高温腐蚀性能不够、高温强度不足。
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，提供一种合金最高使用温度达1310℃，长期使用最高温度达1280℃，同时具有最优异的高温抗氧化性能和优异的高温耐腐蚀性能、高的高温强度的高温合金，并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材料。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案合金化学成分的重量百分比为C≤0.08％、Si≤0.8％、Mn≤0.8％、Ni 35％～41％、Cr18％～28％、Al3.8％～6.0％、Co0.5％～3.0％、W0.5％～3.0％、Mo0.5％～3.0％、Zr≤0.3％、B≤0.1％、Y≤0.3％、余量为Fe。
合金采用真空感应熔炼，再经过电渣熔获得合金锭。合金热锻造温度为1160℃、保温时间为60分钟；热轧温度为1160℃、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1150℃、保温时间为30-45分钟、水冷。
合金使用状态一般为固溶态。如果需要较高的室温强度，应进行时效处理，时效处理制度为保温温度780℃、保温时间为180-240分钟、空冷。合金经过时效处理最高可以获得HRC40的硬度。
本发明的关键在于合余独特的化学成分。
本发明的合金与现有同类型最高性能合金相比，具有全新的化学成分。合金最高使用温度达1310℃，长期使用最高温度达1280℃，同时具有最优异的高温抗氧化性能和优异的高温耐腐蚀性能、高的高温强度，并能够进行冷、热变形加工以生产出合金材。合金具有更优异的高温抗氧化性能，在空气介质中的静态工程氧化腐蚀速度R优于其它合金2.5倍具有更优异的高温耐腐蚀性能，使用寿命延长20～100％具有更高的高温强度、一定的耐磨耐冲刷性能，高温强度比其它合金高约20～25％。
本发明的合金特别适用于制作在1100～1310℃高温下使用的部件，如热电偶保护管、离心玻璃棉漏板等。同样，完全可以凭十分优异的综合性能在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。
本合金具有如下特点(1)合金的化学成分经过精心设计，既保证优异的高温抗氧化性能，又提高高温强度、高温耐腐蚀性能，还达到高的使用温度、能够进行冷热变形加工以生产出合金材。
(2)为确保优异的高温抗氧化性能和高温耐腐蚀性能，合金中加入适量的元素Al、Cr。
(3)为获得高的高温强度，合金中加入适量的Co、W、Mo作为强化元素。
(4)为确保合金的可加工性，合金必须保证足量的Ni，镍的加入还在于其本身良好的高温性能。
(5)其它微量元素起到辅助作用。
合金的使用温度合金的最高使用温度为1310℃，长期使用最高温度达到1280℃。
高温抗氧化性能合金在空气介质中的表态工程氧化腐蚀速度R为1200℃时，R≤0.038mm/a；
1250℃时，R≤0.04-0.056mm/a；1300℃时，R≤0.065-0.08mm/a。
高温力学性能合金的高温力学性能见表格2。
表格2合金的高温力学性能
熔点合金的熔点为1334℃。
密度合金的密度为7.68g/cm3磁性能合金无磁性。
弹性模量合金的补天浴日弹性模最E为185000MPa。
平均线膨胀系数合金的平均线膨胀系数见表格3。
表格3合金的平均线膨胀系数
本合金与现有同类型最高性能合金相比，具有很高的使用温度，最高使用温度为1310℃，长期使用最高温度达1280℃；具有更优异的高温抗氧化性能，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2-5倍；具有更优异的高温耐腐蚀性能，使用寿命延长20％-100％；具有更高的高温强度、一定的耐磨耐冲刷性能，高温强度比其它合金高约20％-25％。因为具有上述更优异的性能，本合金使用范围更广泛、使用寿命更长、使用经济性更好，并能够解决一些其它合金无法解决或解决不好的问题，从而促进相关行业的技术进步和产业发展，带动企业和地区的经济发展，其经济效益和社会效益是显著的。
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实施例1按化学成分C0.01％、Si0.3％、Mn0.5％、Ni38％、Cr23％、Al4.8％、Co2％、W2％、Mo2％、Zr0.05％、B0.005％、Y0.08％、余量为Fe生产的合金锭，经热加工、冷加工成合金材，应用于制作热电偶保护管。
合金采用真空感应熔炼，再经过电渣熔获得合金锭。合金热锻造温度为1160℃、保温时间为60分钟；热轧温度为1160℃、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1150℃、保温时间为30-45分钟、水冷。
实施例2按化学成分C0.01％、Si0.3％、Mn0.5％、Ni38％、Cr23％、Al4.8％、Co1％、W1％、Mo1％、Zr0.05％、B0.005％、Y0.08％、余量为Fe生产的合金锭，经热加工、冷加工成合金材，应用于制作高温耐磨实验炉器具、热电偶保护管。
合金采用真空感应熔炼，再经过电渣熔获得合金锭。合金热锻造温度为1160℃、保温时间为60分钟；热轧温度为1160℃、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1150℃、保温时间为30-45分钟、水冷。
权利要求
一种高使用温度、高强度、抗高温氧化及耐高温腐蚀变形的高温合金，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％、Ni35％～41％、Cr18％～28％、Al3.8％～6.0％、Co00.5％～3.0％、W0.5％～3.0％、Mo0.5％～3.0％、Zr≤0.3％、B≤0.1％、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％、Ni 40～50％、Cr 14～20％、Al 3.8～7.5％、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C22C38/52GK1851028SQ200610054330
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者万红, 王东哲, 魏捍东, 孙威, 祁宏 申请人:重庆仪表材料研究所