含铜的镍铬钼合金制造技术

含显著量铬（约１６至２５％）和钼（约１２至１８％）的Ｃ型镍基合金，可以通过加入较少临界量的铜（约１至３．５％）加以改进，铜提高了该合金在许多种氧化和非氧化工业介质中抗均匀腐蚀的性能。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一般地说，本专利技术涉及有色金属合金组合物，更具体地说，本专利技术涉及一组特定的、称为C型的镍基合金，这类合金含有显著量的铬和钼以及少量但却重要的其他合金元素，这些合金元素赋予合金抗均匀腐蚀性能。今天的通用抗腐蚀镍铬钼合金的最初产品是由Russell Franks开发的，并在1930年授予专利。Russell Franks当时在为本专利技术人的一位前任从事工作。该专利技术的商品以名称“合金C”进行销售。除铬和钼以外，这种商品还含有少量的铁、也或可加入钨，并少量加入锰、硅和钒以便于制造。现已发现，由于加入了铬，该组成范围的合金在许多氧化酸中显示了钝性。同样，由于加入了钼和钨而提高了镍的天然惰性，结果这类合金在许多非氧化酸中抗腐蚀性很优良。这些年来，关于这种合金系有了一些发现。首先人们认识到，因为碳和硅的存在有助于在微观结构中晶粒界面上形成碳化物和金属中间沉淀物(例如μ相)，所以碳和硅对这类合金的抗腐蚀性是相当有害的。当含碳和/或硅量较高时，这些碳化物或金属中间化合物可在退火后冷却过程中或在诸如焊接受热影响区所受的高温漂移期间形成。因为这些化合物的形成使晶界附近的区域失去铬、钼(钨如有的话)，这些区域就变得更易受到化学腐蚀，即变得“敏感”。而且这些化合物本身也是易受化学腐蚀的。与1965年颁布了一件与热稳定性有了改进的低碳低硅Ni-Cr-Mo合金有关的关键专利(美国专利3,203,792)。该专利的商品是由the Haynes Stellite公司的后继厂家开发的，并以合金C-276的名称进行销售。这个商品目前仍是该合金系中使用最广泛的一种合金。这类Ni-Cr-Mo合金即使含碳量和含硅量低，仍然是亚稳态的，即这些合金元素结合起来超过它们的平衡溶解度，最终会引起产品微观结构的变化。若将该合金置于650至1000℃的大致温度范围(约1200°F—1800°F)，会迅束引起金属结构上的变化，特别是对结构有减弱的作用的金属中间化合物会在晶粒界面上沉淀出来。为了进一步降低有害化合物的形成倾向。本专利技术人的合作者开发了一种称为合金C-4的无钨、低铁组合物，并获得了专利(美国专利4,080,201)。该专利的C-4合金要求仔细控制组成，还含有少量但很重要的钛，以便与残余的碳和氮化合。同样，美国专利5,019,184也揭示了，铁和碳的含量低，并且加入一定量的钛可以提高合金的热稳定性，从而减少μ相的形成。有关含钼和钨C型合金的另一个重大发现，是其最佳的抗腐蚀性和抗点蚀性取决于某些重要元素含量的比值。在开发合金C-22时发现，Mo∶W的比值应在约5∶1至3∶1之间；2×Cr∶Mo＋(0.5×W)的比值应在约2.1至3.7之间。请参阅美国专利4,533,414,该专利转让给了本专利技术的受让人。最近，美国专利4,906,437揭示，脱氧元素铝、镁和钙若控制在一特定狭窄范围内，它们对合金的热加工性能有着微妙作用，而且对腐蚀性能也有影响。在美国专利4,906,437中揭示的基本组成与1964年由R.B.Leonard发现的基本组成相当接近。当时R.B.Leonard正为本专利技术的受让人研究C型合金。其详情可参阅英国专利1,160,836。在对几个组成变量进行静电势研究后，Leonard认为Ni-23Cr-15Mo是开发Ni-Cr-Mo铸合金的一个合适的设计基础。当然，现已开发了多种不同的合金系，这些合金系含有某些相同的元素，但其含量比例不同，因而具有不同的性质，这是为了满足冶金
中的不同需要。这些不同类型合金的一个例子是合金G，它是由本受让人的前任在1950年为防止磷酸的腐蚀而开发的。这种合金除含有更多的铁和更少的钼以及一些铜以外，与C型合金表面上是相似的。这种合金在美国专利2,777,766中有更为充分的描述。在表A和表B中概括了已有技术C型合金名义组成和抗腐蚀性能的已发表资料。上述的那些专利不过是代表了许多至今报道过的制造合金的情况，这些合金制造是许多相同的元素，作不同的组合以获得明显不同的作用。结果形成了各种相所得的合金系就会具有不同的物理和机械特性。不过，尽管有关这类镍基合金已经得到大量的数据，但本领域中的技术人员仍不能精确或可靠地预测已知元素的某些浓度所显示的物理和机械性能如何，虽然所涉及的组成变化仍在本
很广阔的且经总结的知识范围之中。当新的组合物受到的热机械加工与本
以前使用的有所不同时，尤其是这样。从化学工业的观点来看，人们对Ni-Cr-Mo合金最希望的是它能在许多腐蚀环境中成功应用。然而，认为这一类合金的现有产品都是相同的东西，这是不正确的。因为它们对特定介质的抗腐蚀性视铬、钼和钨的确切含量不同而变化很大。例如，高铬合金在诸如硝酸之类的氧化介质中抗腐蚀性较高，而低铬合金却在诸如盐酸之类的非氧化溶液中性能较好。因此，本专利技术的一个主要目的，是在一个新的产品中将各种合金的已有最好抗均匀腐蚀特性综合起来，从而提供一种应用范围尽可能广的新的耐腐蚀合金，这样就能克服那些已有Ni-Cr-Mo合金的应用局限性。有了在氧化和非氧化介质中这样高度的抗腐蚀适应性，在化工过程规定不当条件下以及在化学工业会偶然发生条件失常或变化的情况下出现过早损坏的风险就会减小。现已发现，上述目的以及其他将变得明显的优点可用下列方法实现，即在C型基础合金中加入少量但临界量的铜，以形成新的改进产品，这些产品的重量百分数组成一般在下列优选范围之内优选的 最优选的铬 22.0至24.522.35至23.65钼 14.0至18.015.35至16.65铜 1.0至3.5 1.40至1.80铁 最高至5.0 0.30至1.50硅 最高至0.1 最高至0.05锰 最高至2.0 0.10至0.30镁 最高至0.1 最高至0.05钴 最高至2.0 最高至1.95铝 最高至0.5 0.15至0.30钙 最高至0.05最高至0.02碳 最高至0.015 最高至0.007氮 最高至0.15最高至0.06钨 最高至0.5 最高至0.50碳化物形成元素 最高至0.75最高至0.35(总量)镍 余量本说明书中后面的数据将表明，可以将很窄临界范围内数量的铜加入到许多已有的高铬Ni-Cr-Mo合金中，以提高其对非氧化介质的抗腐蚀性。在盐酸中铜对抗腐蚀性改进的效果与以前的实验结果很不一样。其改进的作用随含铜量的变化是相当出人意料的，它是非线性的，即加入更多的铜并不能带来更好的抗腐蚀性。虽然本说明书之末的权利要求书特别指出了本专利技术的技术主题，并明确对其提出了保护，但本专利技术的某些技术特征和优点可以借助于以下对优选实施例的详细描述以及附图得到更好的理解。附图说明图1是说明本合金在沸腾的2.5％盐酸(HCl)中腐蚀速率与合金不同的含铜量之间意外关系的图。图2是说明本合金在沸腾的65％硝酸(HNO3)中腐蚀速率与合金不同含铜量之间意外关系的图。上述组成范围的发现经历了下述三个阶段。首先从一个与R.B.Leonard所提的组合物(试样A—5)有点相似的基本组合物(实施例C-1)出发，在其中加入不同量的铜，直至含约6.0重量％的铜，测定了铜对其抗腐蚀性能的影响。实施例C-2至C-7表明了这些加铜组合物的组成及其测试结果。从通用的观点出发，确定了铜的最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗腐蚀镍－铬－钼－铜合金，其特征在于，以重量百分数表示，它主要含有： 铬： ２２．０至２４．５％； 钼： １４．０至１８．０％； 铜： １．０至３．５％； 铁： 最高至５．０％； 硅： 最高至０．１％； 锰： 最高至２．０％； 镁： 最高至０．１％； 钴： 最高至２．０％； 铝： 最高至０．５％； 钙： 最高至０．０５％； 碳： 最高至０．０１５％； 氮： 最高至０．１５％； 钨：最高至０．５％； 碳化物形成元素总量：最高至０．７５％； 余量为镍和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P克鲁克，
申请(专利权)人：黑尼斯国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]