装配组件制造技术

本发明专利技术涉及一种铁基、镍基和/或钴基合金的装配组件，该装配组件包含至少10％(w/w)的铬，该装配组件具有带有内表面与外表面的环形形状，并且在该内表面和该外表面之间具有在0.1mm至5mm的范围内的厚度，该合金具有固溶氮含量，在距该表面的0μm至100μm范围内的深度处提供了在250HV

Assembly components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】装配组件
本专利技术涉及一种铁基、镍基和/或钴基合金的装配组件，该装配组件包含至少10％(w/w)的铬，并且涉及一种包括该装配组件的装配件。该装配组件有利地在燃气管道的装配中提供气密密封。
技术介绍
由于不锈钢组件的铬含量较高(例如10％(w/w)或更高)，铬在表面上形成保护性氧化层，该氧化层提供了耐腐蚀性，因此通常认为不锈钢组件是“不锈的”。此外，钢通常具有较高的强度，并且特别是与没有冷变形而制备的钢组件相比，钢组件的冷变形将增加其强度。这两个特性通常都是令人期望的，但是修改一个特性通常会以牺牲另一个特性为代价。在文献中已经描述了为提供坚固不锈钢组件而进行的多种尝试，这些组件也是耐腐蚀的。US5,503,687披露了一种热处理过程，以在几乎具有最终形状的不锈钢组件中形成具有0.30％重量溶解氮的奥氏体表面和近表面层。该过程包括在含氮气体气氛中在从1000℃至1200℃的温度下用氮气富集该组件；并且随后以避免氮化物分离的速率淬火该组件。防止氮化物分离为处理的组件提供了耐腐蚀性。然而，如果根据这种方法处理冷变形工件，由于在高于1000℃下处理，从冷变形中所获得的芯部强度(corestrength)将消失。WO2006/134541描述了一种通过变形来制造厚度小于3mm的三维钢成品的方法。该方法包括将具有主要由铁素体、奥氏体、马氏体或它们的混合物组成的显微结构的不锈钢板塑造为三维成形产品，并且在含氮气氛中在1000℃至1200℃的温度之间处理该成形产品，以在整个厚度上使产品饱和为某一氮含量，该氮含量在0.3wt％的下限和由氮化物开始分离所提供的上限之间，以避免氮化物分离的速率和氮压力淬火该产品并随后进行机加工、例如车削或钻孔，将该氮饱和的成形产品加工为钢成品。由于产品是氮饱和的，因此随后的机加工不限于表面处理，还允许钻孔和车削而不破坏通过溶解渗氮过程获得的耐腐蚀性，并且尽管进行了高温处理，但氮的饱和进一步允许了保持芯部强度。WO2012/146254披露了一种类似于WO2006/134541的方法。除了高温氮处理之外，该方法还包括通过在低于处理的合金中形成碳化物或氮化物的温度的温度下溶解氮或碳来进一步硬化，这导致在处理的材料中形成了扩张奥氏体或扩张马氏体。高温和低温渗氮的组合可以补偿由在高温下消除冷变形引起的强度损失，同时保持了耐腐蚀性。对于不锈钢的某些应用，期望比现有技术的方法所允许的进一步操纵这些特性。例如，燃气管道需要在管道的各个部分之间形成连接部，这些连接部既要气密又要耐腐蚀。本专利技术的目的是提供一种改进的不锈钢合金的装配组件。
技术实现思路
本专利技术涉及一种铁基、镍基和/或钴基合金的装配组件，该装配组件包含至少10％(w/w)的铬，该装配组件具有带有内表面与外表面的环形形状，并且在该内表面和该外表面之间具有在0.1mm至5mm的范围内的厚度，该合金具有固溶氮含量，在距该表面的0μm至100μm范围内的深度处提供了在250Hv0.05至370HV0.05范围内的显微硬度。本专利技术的装配组件适于提供气密密封，例如用于高压燃气管道等。本专利技术人现在已经出人意料地发现，当本专利技术的装配组件经受冷变形(即在低于重结晶温度的温度下、特别是在环境温度下在材料中由外力引起的塑性变形)时，材料的抗拉强度可能比未经受高温氮溶解处理的冷变形装配组件的抗拉强度高出最高达三倍。该改进的抗拉强度对于用于密封高压燃气管道的装配组件是特别有利的。因此，本专利技术提供了一种具有改进的抗拉强度的耐腐蚀装配组件。当该装配组件在距表面0μm至100μm范围内的深度处具有250HV0.05至370HV0.05范围的显微硬度时，可以观察到本专利技术的效果。在距表面0μm到100μm范围内的深度处的材料也可以被称为“硬化层”，但是该硬化层也可以具有大于100μm的厚度，从而显微硬度为250HV0.05的深度可以定义该硬化层的厚度。例如，装配组件可以在表面处或表面附近具有350HV0.05的显微硬度以及具有在180HV0.05至220HV0.05范围内的芯部硬度(corehardness)，并且硬化层的厚度将对应于显微硬度为250HV0.05的深度，该深度可以是距表面200μm或300μm或更大的深度。如果在100μm深度处的显微硬度低于250HV0.05，即如果硬化层的厚度低于100μm，则装配组件在经受冷变形后不能提供气密密封。对于其他的合金，显微硬度的上限可以变化，并且在其他实施方案中，显微硬度在距表面0μm至100μm范围内的深度处是在250HV0.05至350HV0.05的范围内，例如在距表面0μm至100μm范围内的深度处是在250HV0.05至340HV0.05的范围内。本专利技术的装配组件、特别是硬化层具有固溶氮含量。硬化层的显微硬度与氮含量相关，从而氮含量越高，硬化层的显微硬度就越高。装配组件的显微硬度通常在装配构件的表面处是最高的，并在更大的深度处、例如在100μm以上的深度处递减到合金的芯部显微硬度(coremicrohardness)。在一个优选的实施方案中，硬化层的显微硬度在280HV0.05至320HV0.05的范围内，例如在距表面100μm深度处的显微硬度是280HV0.05。例如，在距表面200μm深度处的显微硬度可以是250HV0.05。总体上，硬化层的氮含量可以是在0.1％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内。因此，在一个实施方案中，在距表面0μm至100μm的范围内的深度处的氮含量是在0.1％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内，特别在距表面0μm至100μm的范围内的深度处是在0.4％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内。本专利技术人已经出人意料地发现，对于氮含量，观察本专利技术的效果直到氮化物的分离点，即0.8％(w/w)，对应于最高达370HV0.05的表面硬度，但更通常约是320HV0.05。如果氮含量高于0.8％(w/w)，则发生氮化物分离，并且装配组件不耐腐蚀。特别地氮是在固溶体中，并且硬化层通常不包含任何氮化物，从而装配组件中不含氮化物，这被认为是有利的，因为这确保了耐腐蚀性。氮含量应该在0.1％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内。优选的氮含量范围是0.5％(w/w)至0.7％(w/w)。该材料的芯部(core)可以具有较低的氮含量。0.2％(w/w)的氮含量通常对应于220HV0.05的显微硬度，并且可认为本专利技术的装配组件在硬化层中的氮含量是在0.1％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内，特别在距表面0μm至100μm的深度处是在0.4％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内。实际的显微硬度还取决于具体的合金，并且达到250HV0.05的显微硬度的氮含量可能因不同的合金而异。氮含量与显微硬度之间的关系的确定是技术人员已知的。表1示出了奥氏体AISI308不锈钢的氮含量与显微硬度之间的关系。表1中的显微硬度是针对指定水平的氮饱和样品确定的，因此在样品的整个厚度上氮含量是均匀的。表1AISI308不锈钢的氮含量与显微硬度之间的关系<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁基、镍基和/或钴基合金的装配组件，该组件包含至少10％(w/w)的铬，该装配组件具有带内表面和外表面的环形形状，并且在该内表面与该外表面之间具有在0.1mm至5mm的范围内的厚度，该合金具有固溶氮含量，在距表面0μm至100mm范围内的深度处提供了在250HV

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种铁基、镍基和/或钴基合金的装配组件，该组件包含至少10％(w/w)的铬，该装配组件具有带内表面和外表面的环形形状，并且在该内表面与该外表面之间具有在0.1mm至5mm的范围内的厚度，该合金具有固溶氮含量，在距表面0μm至100mm范围内的深度处提供了在250HV0.05至370HV0.05范围内的显微硬度。


2.根据权利要求1所述的装配组件，其中，在距表面0μm至100μm范围内的深度处显微硬度是在280HV0.05至320HV0.05的范围内。


3.根据权利要求1所述的装配组件，其中，该装配组件在该装配组件的整个厚度上具有在280HV0.05至320HV0.05的范围内的平均显微硬度，该平均显微硬度由至少5次显微硬度测量计算出，其中至少5次显微硬度测量与平均硬度的偏差最高达15％。


4.根据权利要求1所述的装配组件，其中，在距表面0μm至100μm范围内的深度处，该氮含量是在0.1％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内。


5.根据权利要求3所述的装配组件，其中，在该装配组件的整个厚度上，该氮含量是在0.1％(w/w)至0.8％(w/w)的范围内。


6.根据权利要求5所述的装配组件，其中，在该装配组件的整个厚度上，该氮含量的偏差最高达10％。


7.根据权利要求1所述的装配组件，其中，该环形形状的外径是在3mm至50mm的范围内。


8.根据权利要求1所述的装配组件，其中，该环形形状的轴向长度在2mm至500mm的范围内。


9.根据权利要求1所述的装配组件，其中，该装配组件具有截头圆锥形的环形形状，其定义了窄端和宽端。


10.根据权利要求1所述的装配组件，其中，该装配组件不含氮化物化合物。


11.根据权利要求1所述的装配组件，其中，该合金选自包括以下项的组：不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、沉淀硬化(PH)不锈钢或铁素体-奥氏体不锈钢。


12.一种生产根据权利要求1至11中任一项所述的装配组件的方法，该方法包括以下步骤：
-提供铁基、镍基和/或钴基合金的组件，该组件包含至少10％(w/w)的铬，该组件具有带有内表面和外表面的环形形状，并且在该内表面与该外表面之间具有在0.1mm至5mm范围内的厚度，
-将该组件放置在含氮气氛中，
-将该组件加热到1000℃至1200℃范围内的溶解温度，
-将该组件在溶解温度下在含氮气氛中保持0.5小时至40小时的持续时间，
-将该组件从溶解温度冷却到...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·S·胡梅尔肖，
申请(专利权)人：埃克斯潘尼特技术公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK