一种钴基变形高温合金及其制备方法与应用技术

本申请涉及钴基变形高温合金领域，具体公开了一种钴基变形高温合金及其制备方法与应用。本申请提供的钴基变形高温合金的制备方法包括以下步骤：真空感应熔炼、电渣重熔、变温循环均匀化处理、开坯锻造、轧制或锻造、热处理；热处理步骤具体为：将轧制或锻造获得的材料在900

【技术实现步骤摘要】
一种钴基变形高温合金及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及钴基高温合金
，更具体涉及一种钴基变形高温合金及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]钴基高温合金是一种应用于600
‑
1100℃高温条件下的金属材料。钴基高温合金以钴为主要元素，同时含有较多铬、钨、镍元素，适量碳元素和少量的钼、锰、硅等元素。钴基高温合金由于能够大量析出铬、钨、钼的碳化物，且合金基体具备应变硬化效应，因此，钴基高温合金具有优异的耐磨性能。然而，研究发现，将上述钴基高温合金加工成高冲击搅拌器、汽轮机叶片保护片、定向钻头时，所得器件的韧性较差，难以承受≥60J的冲击力。因此，为进一步提高钴基高温合金的韧性，通常需要对钴基高温合金铸锭进行高温锻造、轧制等热加工处理，从而使脆硬的钴基高温合金铸锭转化为高韧性的钴基高温耐磨合金。
[0003]Stellite 6B合金是常见的钴基高温合金之一，该合金的制备方法包括高温锻造、轧制、固溶处理等步骤，通过上述步骤获得的Stellite 6B合金具有良好的冲击韧性和拉伸塑性，以及较好的耐磨损性能，因此该钴基高温合金仅用于制造对耐磨性要求不高的器件，例如阀门。然而，部分耐磨器件例如高冲击搅拌器，对钴基高温合金的耐磨性要求很高。因此，为了满足更高的耐磨性要求，研究人员发现，对固溶处理后的钴基高温合金进行850
‑
980℃的时效处理，能够使钴基高温合金中析出较大量的M
23
C6型碳化物，从而改善了合金的耐磨性能；但同时发现，在时效处理过程中，富铬的M
23
C6型碳化物倾向于沿晶界或孪晶界以接近连续的状态析出，又导致了钴基高温合金的冲击韧性和拉伸塑性显著下降。
[0004]因此，目前急需研究一种钴基高温合金的制备方法，以获得同时具备优异耐磨损性能及良好塑性和冲击韧性的钴基高温合金。

技术实现思路

[0005]为了获得一种耐磨损性能优异、塑性佳和冲击韧性良好的钴基高温合金，本申请提供一种钴基变形高温合金及其制备方法与应用。
[0006]第一方面，本申请提供了一种钴基变形高温合金的制备方法，包括以下步骤：一种钴基变形高温合金的制备方法，包括以下步骤：真空感应熔炼、电渣重熔、变温循环均匀化处理、开坯锻造、轧制或锻造、热处理；所述热处理步骤具体为：将所述轧制或锻造获得的材料在900
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1150℃下直接时效处理0.5
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10h；然后在20
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30℃下水冷，获得钴基变形高温合金。
[0007]本申请中，首先对材料进行一系列真空感应熔炼、电渣重熔、变温循环均匀化处理、开坯锻造及型材轧制或锻造处理，使得材料获得了均匀的组织，并且组织中的一次碳化物充分破碎、离散；然后对获得的材料在900
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1150℃下直接时效处理0.5
‑
10h，能够改变材料内的组织和晶粒度，使组织的晶粒更为细小，并且析出一定量的二次碳化物，由于析出的二次碳化物尺寸相对较大，形貌上趋于等轴化，且在晶内和晶界均匀分布，可以避免一般固
溶+时效处理获得的材料因组织中碳化物在晶界近连续分布而产生的脆化问题，在提高钴基变形高温合金耐磨性的同时，保证了钴基变形高温合金具有很好的塑性和冲击韧性。
[0008]本申请中，“直接时效处理”是指：轧制或锻造获得的材料无需进行固溶处理，直接进行时效处理。
[0009]本申请中，当热处理的温度大于1150℃时，即超过了二次碳化物的析出温度时，会使合金的耐磨性能急剧下降；当热处理温度小于900℃时，材料内部再结晶不够充分，二次碳化物倾向于沿晶界连续析出，会导致合金的塑韧性显著下降，因此本申请对轧制或锻造后的材料直接进行时效热处理，并将热处理温度控制在900
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1150℃之间，能够获得一种耐磨性、塑性和冲击韧性俱佳的钴基变形高温合金。
[0010]在一些实施方案中，所述时效处理温度可以为900
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950℃、900
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1000℃、900
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1050℃、900
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1100℃、950
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1000℃、950
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1050℃、950
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1100℃、950
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1150℃、1000
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1050℃、1000
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1100℃、1000
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1150℃、1050
‑
1100℃、1050
‑
1150℃或1100
‑
1150℃。
[0011]在一些具体的实施方案中，所述时效处理温度还可以为900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃或1150℃。
[0012]在一些实施方案中，所述时效处理时间可以为0.5
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1h、0.5
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3h、0.5
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6h、1
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3h、1
‑
6h、1
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10h、3
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6h、3
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10h或6
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10h。
[0013]在一些具体的实施方案中，所述时效处理时间还可以为0.5h、1h、3h、6h或10h。
[0014]优选地，所述热处理步骤具体为：将所述轧制或锻造获得的材料在950
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1100℃下时效处理1
‑
6h，获得钴基变形高温合金。
[0015]本申请进一步将热处理步骤中的时效处理温度与时间控制在上述范围内，获得的钴基变形高温合金的耐磨性更佳、塑性与冲击韧性更好。
[0016]优选地，所述变温循环均匀化处理的具体步骤为：将所述电渣重熔获得的铸锭在高温1150
‑
1220℃下处理2
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10h，然后在低温850
‑
1000℃下处理1
‑
4h；以1次高温和1次低温为一个循环，重复上述循环2
‑
5次；其中，高温处理的总时长为10
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24h。
[0017]本申请中，将铸锭进行变温循环均匀化处理，目的一方面是使铸锭中的元素充分扩散均匀，消除偏析，以提高铸锭的均匀性和热加工性能；另一方面是使初生一次碳化物的尖角充分溶解，降低锻造和轧制过程中产生局部应力集中的可能性，从而保证锻造和轧制过程中的成材率。当均匀化处理的高温温度低于1150℃时，铸锭中的元素不能充分扩散均匀，初生一次碳化物尖角溶解缓慢，铸锭在锻造和轧制过程中的成材率较低；当均匀化处理的高温温度高于1220℃时，铸锭组织中晶粒逐渐增大，晶界容易过烧，合金的热变形工艺性能反而下降。因此，本申请将均匀化处理的高温温度在1150
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1220℃范围内，既能使铸锭内部元素分散均匀，又能使铸锭中初生一次碳化物尖角充分溶解，最终获得的钴基变形高温合金铸锭的热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴基变形高温合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：真空感应熔炼、电渣重熔、变温循环均匀化处理、开坯锻造、轧制或锻造、热处理；所述热处理步骤具体为：将所述轧制或锻造获得的材料在900
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1150℃下直接时效处理0.5
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10h，获得钴基变形高温合金。2.根据权利要求1所述的钴基变形高温合金的制备方法，其特征在于，所述热处理步骤具体为：将所述轧制或锻造获得的材料在950
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1100℃下直接时效处理1
‑
6h，获得钴基变形高温合金。3.根据权利要求1所述钴基变形高温合金的制备方法，其特征在于，所述变温循环均匀化处理的具体步骤为：将所述电渣重熔获得的铸锭在高温1150
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1220℃下处理2
‑
10h，然后在低温850
‑
1000℃下处理1
‑
4h；以1次高温和1次低温为一个循环，重复上述循环2
‑
5次；其中，高温处理的总时长为10
‑
24h。4.根据权利要求3所述钴基变形高温合金的制备方法，其特征在于，所述变温循环均匀化处理的具体步骤为：将所述电渣重熔获得的铸锭在高温1190
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1220℃下处理2
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10h，然后在低温900
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950℃下处理1
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4h；以1次高温和1次低温为一个循环，重复上述循环3
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4次；其中，高温处理的总时长为10
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24h。5.根据权利要求1所述钴基变形高温合金的制备方法，其特征在于，所述开坯锻造的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚玮，沈宇，毛赞惠，鞠泉，胥国华，张继，
申请(专利权)人：北京钢研高纳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：