一种Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ合金，其能够被时效硬化以改善强度，同时保持高的耐腐蚀性，其具有如下重量百分比的成分：Ｃｒ１９．５－２２、Ｍｏ１５－１７．５、Ｆｅ至多３、Ｍｎ至多１．５、Ａｌ至多０．５、Ｃ至多０．０２、Ｂ至多０．０１５、Ｓｉ至多０．５、Ｗ至多１．５、Ｈｆ、Ｔａ和Ｚｒ每一种至多０．５ｗｔ％，余量为Ｎｉ和杂质。根据这里所披露的等式一些合金元素必须以一定量存在。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可锻镍合金，其含有大量的铬和钼，与其他必不可少的微量元素一起以允许良好和经济的熔炼和可锻处理，其能够被时效硬化以提供高的强度，其在时效硬化条件下对氧化性介质和还原性介质的均匀腐蚀侵蚀具有高的抵抗性。
技术介绍
可锻镍-铬-钼(C型)合金是一种在化学加工工业中通用的结构材料。其主要的特征是对氢卤酸特别是盐酸具有高耐蚀性，和对氯化物引起的腐蚀现象如蚀斑、裂缝侵蚀和应力腐蚀裂纹具有高的抵抗力。与之相反，奥氏体和两相不锈钢显示了对氢卤酸和氯化物引起现象的不良抵抗力。可锻C型合金的基本结构是面心立方。这也是镍的结构，其是一种可延展和相当耐腐蚀的金属，其中可以溶解大量的有用元素如铬和钼。值得注意的是，镍用于稳定奥氏体不锈钢中的同样结构。C型合金的铬含量范围为约15-25wt％，而同时其钼含量范围为约12-20wt％。铬的主要功能是在氧化性酸溶液中提供钝化(passivity)；这也是其在不锈钢中的主要功能。钼大大提高了镍对还原性酸特别是盐酸的抵抗力，并增加了其对局部侵蚀(蚀斑和裂纹腐蚀)的抵抗力，这或许是因为这些形式的侵蚀包含了盐酸的局部形成。钼由于其原子尺寸而对固溶体提供了一些强化。可选的微量元素添加剂包括铁和钨。包括铁的主要目的是减少熔炼期间炉料的成本。有趣的是，在大多数最近开发的C型合金中，铁已经被归入杂质的角色中，以增加其它更有用元素的溶解度。钨有时用作部分替代钼。实际上，在某些C型合金中，已经显示特定的钨-钼比例对局部侵蚀提供了增加的抵抗力(美国专利第4533414号)。现有镍-铬-钼合金的成分在表1中给出。它们都是HASTELLOY C型合金的衍生物，该合金是一种1930年代早期取得专利权的铸造材料(美国专利第1836317号)。在稍后的年代里，在1940和1960之间，也产生了可锻产品形式的HASTELLOY C型合金。在ASTM标号CW-12MW下，现如今依然使用该合金铸件。在1960年代，熔炼技术的发展允许对微量元素特别是碳和硅进行较大的控制，通过有害的碳化物和金属间相的析出，这些元素在焊接期间促进了镍-铬-钼合金的敏化性。美国专利第3203792号描述了一系列低碳和低硅的镍-铬-钼合金。该专利的商业实施被开发和销售为HASTELLOY C-276合金，其仍然是该系列最广泛使用的合金。为了进一步减小有害相形成的趋势，在1970年代，开发并获取授权了一种无钨低铁组成，牌号为HASTELLOY C-4的合金(美国专利第4080201号)。在1980年代早期，开发了HASTELLOY C-22合金(美国专利第4533414号)。其设计用于比C-276合金更宽的环境范围，并对氯化物引起的蚀斑和裂缝侵蚀具有增强的抵抗力。值得注意的是，其铬的含量显著地较高于C-276合金，并发现所希望的一个特定的钼-钨比例。在1980年代后期和1990年代早期，引入了两种另外的镍-铬-钼合金，其主要好处是对氯化物引起的蚀斑具有较高的抵抗力。其中之一(美国专利第4906437号)是一种高铬、低钨、低铁组成称为合金59，另一种(INCONEL 686合金)是具有低铁含量的C-276合金的高铬衍生物。表1中下面两个现有技术合金，也就是HASTELLOY C-2000合金(美国专利第6280540号)和MAT-21(美国专利第5529642号)，这两个合金在1990年代中期引入，与众不同的是它们分别含有少量的铜和钽。这两个元素提高了镍-铬-钼合金的耐腐蚀性。美国专利第5529642号教导，在镍-铬-钼合金中1.1-3.5wt％的钽改善了耐腐蚀性。通常，镍-铬-钼合金用于固溶退火和水淬火情况。为了使其耐腐蚀性达到最大，加入C型合金中铬、钼等的量超过其在室温下的溶解度。实际上，在其固溶退火温度以下(温度范围约1900°F-2100°F)这些合金是亚稳定的。实际上合金化程度是由第二相析出的动力学控制的，设计原理是，当水淬火时，这些合金应当保持其固溶退火结构，并且在焊接热影响区，应当没有有害的第二相连续晶界析出。关于通常在C型合金中发现的第二相析出的类型，在C-276合金中观察到的情况如下1、在300℃和650℃之间的温度，A2B类型的有序相或在这种情况下为Ni2(Mo，Cr)通过长程有序而产生。析出反应被描述为均匀的，在晶界上或孪晶界上没有优先析出。在该范围内较低的温度下该反应是缓慢的；例如已经确认的是，在425℃下在C-276合金中对于A2B该反应将耗费超过38000小时。2、在650℃以上的温度下，三个析出相能在晶界上或孪晶界上不均匀地成核。这些是μ相、M6C碳化物和□相。μ相描述为具有六方晶体结构和A7B6化学计量。M6C具有金刚石立方晶体结构，和□相具有四方形结构。已经发现，在C-276合金中μ相在760℃至1094℃范围内析出，而M6C碳化物在650℃和1038℃之间的温度析出。也已经发现，碳化物形成的动力学较快于μ相。关于这些第二相析出对C型合金性能的影响，公知的是，在超过650℃的温度下发生的不均匀析出对耐腐蚀性和材料延展性是有害的。另一方面，先前的工作(美国专利第4129464号中描述的)已经表明，在较低温度下产生的均匀析出反应(A2B有序化)能够用于强化C型合金，同时维持良好的延展性。然而，该反应可能导致耐腐蚀性的损失。虽然技术上不是C型合金，但是镍-铬-钼基242合金(美国专利第4818486号)也被包括在表1中。该合金设计用于高温高强度应用，而不是用在化学加工工业中。在该讨论中它是相关的，因为其高强度起源于在C型合金观察到的相同类型A2B有序化。然而，引起该A2B有序化的时效硬化处理能够在48小时或较少的，比C型合金这样的有序化所要求时间显著较短的时间内完成。然而，对于仅有8％Cr的242合金并不十分适于在化学加工工业中重要的许多环境。最近，发现了一种强化加热处理，其导致C型合金在48小时或较少的相对短时间中A2B有序化。但仅当整体组成仔细地按照具体的数值关系控制时，该加热处理对Cr和Mo水平的相当宽范围才是有效的。对于许多组成，该两步加热处理在导致强化方面是有效的，而在这里单独步骤的时效处理将花费显著较长的时间。48小时或较少的热处理时间在决定这样处理的商业实用性方面无疑是重要的。也发现，在两步时效处理的温度范围内，至少在正常所遇到的可锻C型合金的碳含量下，有害相的析出不会显著出现。该发现描述在新近的美国专利第6544362号和相关的美国专利公开US-2003-0051783A1中。给出该知识，在本专利技术开发期间的目标是确定Ni-Cr-Mo的组成，其将不仅响应于强化热处理，而且在受到该热处理时将不会显著降低耐腐蚀性。表1现有技术合金的公称组成(wt％)
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种新的Ni-Cr-Mo合金，其能用48小时或更少时间的热处理时效硬化以产生高的屈服强度和其他所希望的机械性能如高的最大拉伸强度和拉伸延展性，同时在氧化性以及还原性介质中保持高的耐腐蚀性。已经发现，该目的能够在一种合金中实现，该合金包含一定范围的铬和钼，其余为镍和各种微量元素以及杂质。然而，已经发现，整体组成应当具有一个位于33.5-35.9之内的P值，在这里P值由下述等式定义P＝2.64本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ合金，其能够被时效硬化以改善强度，同时保持高的耐腐蚀性，其具有如下重量百分比的组成：Ｃｒ１９．５－２２Ｍｏ１５－１７．５Ｆｅ至多３ Ｍｎ至多１．５Ａｌ至多０．５ Ｃ至多０．０２Ｂ至多０．０１５Ｓｉ至多０．５Ｗ至多１．５余量为Ｎｉ和杂质，金属杂质Ｈｆ、Ｔａ和Ｚｒ每一种至多０．５ｗｔ％，其中该合金具有一个从３３．５至３５．９的Ｐ值，Ｐ定义为： Ｐ＝２．６４Ａｌ＋０．１９Ｃｏ＋０．８３Ｃｒ－０．１６Ｃｕ＋０．３９Ｆｅ＋０．５２Ｈｆ＋０．５９Ｍｎ＋１．０Ｍｏ＋０．６８Ｎｂ＋２．１５Ｓｉ＋１．０６Ｖ＋０．３９Ｗ＋０．４５Ｔａ＋１．３５Ｔｉ＋０．８１Ｚｒ在这里，该元素组成以重量 百分比给出。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M派克小李，
申请(专利权)人：海恩斯国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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