一种提高C-HRA-5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高C

【技术实现步骤摘要】
一种提高C
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HRA
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法


[0001]本专利技术属于C
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HRA
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5奥氏体耐热钢
，具体涉及一种提高C
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HRA
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法。

技术介绍

[0002]C
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HRA
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5耐热钢是650 ℃~700 ℃超超临界发电机组过热器和再热器的重要候选材料，具有十分优异的抗氧化蒸汽性能和高温持久强度。C
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HRA
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5耐热钢在恶劣环境下服役时经常发生晶间腐蚀失效，其危害极大，研究发现晶界敏化是导致晶间腐蚀的主要原因之一。C
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5耐热钢在400 ℃~850 ℃下会沿晶界析出富铬的碳化物，这些碳化物沿晶界连续分布时造成晶界附近铬含量低于钝化所需的12%，在腐蚀环境中晶界处于活化区易被腐蚀，导致材料失效。所以提高C
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HRA
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5耐热钢的耐晶间腐蚀性能具有特别重要的意义。
[0003]1984年日本学者watanabe在研究晶间开裂的时候指出“重位点阵（coincidence site lattice，CSL）晶界”中的“低Σ（≤29）CSL晶界”具有比一般大角度晶界更优异的晶界失效抗力。在奥氏体不锈钢（耐热钢）中，其中Σ3，Σ9，Σ27在低ΣCSL晶界（Σ≤29）中占绝对优势。Σ3，Σ9，Σ27统称为Σ3n晶界。随着低ΣCSL晶界的比例提高，Σ3n晶界会不断相遇碰撞在一起，形成Σ3
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Σ9
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Σ27或者Σ3
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Σ3
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Σ9的三叉晶界，其外围由一圈普通晶界包围，形成一个互有Σ3n取向关系的大晶粒，晶粒团簇被定义为大量空间相邻的具有Σ3n取向的大晶粒。因此，晶粒团簇尺寸与晶粒尺寸的比值（v值）越高，材料的抗晶界腐蚀能力越强。通过调节工艺参数，将大量特殊晶界引入试样内部完成晶界特征分布优化，从而提高材料的抗晶间腐蚀、蠕变等性能，这一理念逐渐发展成为如今的“晶界工程”。研究显示较高的Σ3n晶界比例以及大的晶粒团簇尺寸使得试样的晶界特征分布得到优化，有效提高材料的抗晶间腐蚀能量，蠕变等性能。
[0004]目前，提高材料耐晶间腐蚀性能主要可通过调整材料成分、形变热处理等方式达成目标。经检索，有关提高材料耐晶间腐蚀性能的方案已有专利文献公开，如中国专利申请号为：2019103725890，公开了一种“复合添加B和Ce改善6Mo型超级奥氏体不锈钢sigma相析出及抗晶间腐蚀性的方法”，通过添加B和Ce来减少奥氏体耐热钢中sigma相的析出从而达到提高材料的耐晶间腐蚀性能。
[0005]又如中国专利申请号为：2017113638565，公开了“一种提高316LN奥氏体不锈钢特殊晶界比例的方法”，通过固溶+小应变冷变形+长时退火的方式将316N奥氏体不锈钢的低CSL晶界比例增幅达到14%。
[0006]再如中国专利申请号为：2015106258581，公开了“一种提高析出强化奥氏体耐热钢中特殊晶界比例的方法”，通过固溶+冷轧+多次退火的方式将材料的低CSL晶界提高到80%以上，从而提高材料的耐晶间腐蚀能力。
[0007]也有学者仅通过高温固溶的方式提高低CSL晶界比例的，如中国专利申请号为：201910354680X，公开了一种“提高具有FCC晶体结构合金耐晶间腐蚀性能的加工方法”，将材料内的低CSL晶界提高到了40%以上。但该方法对耐晶间腐蚀性能的贡献并不明显。考虑
到以上情况本专利技术提供了新的工艺方法来优化C
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5耐热钢的特殊晶界特征分布，从而有效的提高耐晶间腐蚀性能。
[0008]上述专利技术专利方案存在以下不足之处：（1）传统的晶界工程方法均能有效提高合金含量较低的18Cr
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8Ni体系奥氏体不锈钢（如304和316不锈钢）的耐晶间腐蚀能力，而对高合金含量、多种合金成分的C
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HRA
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5奥氏体耐热钢而言效果较差；（2）形变热处理方法中长时间以及多次的退火使操作过程复杂，经济成本提高，不利于节能减排，不适合在实际生产中应用；（3）添加稀土元素Ce等方法是通过调整材料成分，需在冶炼步骤开始调控，后续还有进行晶界工程方法处理，整个专利技术的工艺过程复杂，添加稀土元素提高生产成本，需控因素多，效率低下。

技术实现思路

[0009]1.专利技术要解决的技术问题本专利技术旨在提供一种提高C
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法，无需改变材料成分，通过简单快捷的方式就能显著提高C
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5的耐晶间腐蚀性能，且工艺过程操作简单、成本低。
[0010]2.技术方案为达到上述目的，本专利技术的一种提高C
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HRA
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法，包括以下步骤：S1：固溶处理：对C
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HRA
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5奥氏体耐热钢试样进行两步高温固溶处理，第一步先将C
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HRA
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5奥氏体耐热钢试样升温至1100℃~1150℃，并保温20 min~30 min；第二步，将C
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HRA
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5奥氏体耐热钢试样继续随炉升温至1200℃~1250℃，并保温20 min~40 min，随后水冷；S2：冷轧；S3：退火处理。
[0011]更进一步地，S3步骤中冷轧过程采用小压下量的轧制方式，其中轧制道次为3~5次，冷轧变形总压下量为5%~10%更进一步地，S3步骤中对C
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5奥氏体耐热钢试样的再结晶退火温度为1150 ℃~1250 ℃，保温时间为5 min~30 min，随即水冷至室温。
[0012]更进一步地，对经退火处理后的C
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5奥氏体耐热钢试样进行敏化处理，其中敏化处理温度为600~800℃，保温时间2h，随后水冷至室温。
[0013]更进一步地，退火处理后的C
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5奥氏体耐热钢试样中的低ΣCSL晶界含量达70%以上。
[0014]更进一步地，退火处理后的C
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5奥氏体耐热钢试样中的晶粒团簇尺寸与晶粒尺寸的比值V的范围为2.8~3.0。
[0015]3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）本专利技术的一种提高C
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法，采用晶界工
程的提高材料的低CSL晶界，由微观入手，改善C
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HRA...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高C
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：固溶处理：对C
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HRA
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5奥氏体耐热钢试样进行两步高温固溶处理，第一步先将C
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HRA
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5奥氏体耐热钢试样升温至1100℃～1150℃，并保温20min～30min；第二步，将C
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HRA
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5奥氏体耐热钢试样继续随炉升温至1200℃～1250℃，并保温20min～40min，随后水冷；S2：冷轧；S3：退火处理。2.根据权利要求1所述的一种提高C
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HRA
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法，其特征在于：S3步骤中冷轧过程采用小压下量的轧制方式，其中轧制道次为3～5次，冷轧变形总压下量为5％～10％。3.根据权利要求2所述的一种提高C
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5奥氏体耐热钢耐晶间腐蚀性能的方法，其特征在于：S3步骤中对C
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【专利技术属性】
技术研发人员：周红伟，沈加明，赵伟，白凤梅，张启，何宜柱，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：