超耐高温镍铬合金及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种有较高熔点能够长时间耐受１３００℃以上高温，且同时具有较好抗拉强度和屈服强度的超耐高温镍铬合金及其制造方法，成分的重量百分比为：基本由以下成分的重量百分比组成：Ｃｒ：２１～２５，Ｎｉ：５８～６３，１≤Ａｌ≤１．７，０．５≤Ｃｕ≤１．０，０＜Ｃ≤０．１，０＜Ｓｉ≤０．５，０＜Ｍｎ≤１．０，０＜Ｓ＜０．０１５，Ｆｅ为余量。制造方法包括下列步骤：按上述合金成分进行配料后冶炼；进行二次精炼；先加热至９００℃～１２００℃，保温１０～４０分钟后进行在锻造；进行冷加工；进行水冷却。本发明专利技术的优点在于提高了合金的耐高温性能和抗拉强度和屈服强度，具有较好的综合效益，所述的制造方法解决了合金冶炼、热处理的问题，提高了产品的纯度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一种镍铬合金材料及其制造方法，尤其是 一种耐高温镍铬合 金及其制造方法。
技术介绍
目前普通耐高温合金材料如CH104(K CH3030等材料的耐高温性能不够， 只能在600°C 120(TC之间的温度下工作，而且时间不长，耐高温、耐氧化性 都很不够。目前常见的镍铬合金材料如2Crl3Ni13、 2Crl5Ni20、 1Crl6Ni25 等耐高温性能都不够理想，即便是Cr20Ni80等一系列高电阻电热合金其使用 的最高温度也只能达到1200°C。因此，当材料需要在1200。C以上高温情况下 使用，如将其应用于大型电烘箱、微波炉、洗衣机、点火器之中时，就会带 来许多问题。从国际上来看，美国耐热合金国际公司对外售出的803合金材 料，是专门为石化、化工和热加工环境下使用而设计的一种镍铬合金，其熔 点也只达到了 130(TC,而且其抗拉强度、屈服强度等物化性能也不够理想。在制造生产类似耐高温合金材料时，在冶炼、热处理方面很容易发生材料开 裂、波浪形等问题。为了克服这些缺点，本人2006年曾提出了一项专利技术专利申请大胆在材料中加入少量铜铝元素，在此基础上本人发现该项专利技术由于参3数控制特别是铜元素控制仍不够精准，其生产出来的材料有时仍不能耐受高 温，故产品的耐高温性能及抗拉强度等质量指标不够稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种有较高熔点能够长时间耐受130(TC以 上高温的，且同时具有较好抗拉强度和屈服强度的镍铬合金材料及其制造方 法。为解决上述技术问题，本专利技术所釆用的技术方案是 一种超耐高温镍铬 合金及其制造方法，基本由以下成分的重量百分比组成Cn21~25, Ni: 58 ~ 63, 1《A1《1.7, 0.5《Cu《1.0, 0< (XO.l, 0< Si《0.5, 0< Mn".O , 0< S<0. 015, Fe为余量。采用以上技术方案，与现有常见的镍铬合金相比，本专利技术的显著优点是1、耐高温性能明显增强。通过调整配比，产品的耐高温、耐氧化性能明 显得到了提高，其熔点可以超过140(TC，比803耐高温合金材料130(TC的熔 点要高，更是远远超过了一般耐高温合金材料所能耐受的100(TC 110(TC, 可以长时间的工作在1300°C 136(TC的高温下。2、综合性能明显改善。按照传统的观念和公知的做法是，Cu含量如果超 过0.5%,会降低合金的耐腐蚀性，Al在合金中可能会对合金的耐腐蚀性及机 械性能产生不好的影响，总是固执的认为在合金材料中这两种元素含量越低 越好。本专利技术专利申请的构思是恰恰恰相反，有意在合金材料中添加一定含 量和配比的铜、钼元素，通过这两种元素的加入和其他元素的相互作用，最终使得本专利技术专利申请的镍铬合金材料能够长时间耐受130CTC以上高温的， 且同时具有较好抗拉强度和屈服强度的。多次试验所得结果证明，本专利技术使 合金材料的金相组织得到明显改善，同时兼顾了强度、使产品的抗拉强度大增加了 40%，屈服强度增加了 35%，伸长率增加了 35%。<table>table see original document page 5</column></row><table>3、成本效益较高。通过配比的调整，本专利技术的产品价格要比普通镍铬合 金材料要高，但由于其大大提高了产品的耐高温性能，其综合性能也得到了 明显改善，产品档次随之得到了明显提高了，相比之下，其成本还是降低了。本专利技术的具体原理是铬(Cr)能显著提高强度、硬度、耐磨性、抗氧化性、耐腐蚀性，可以 作为耐高温合金材料的重要合金元素，但铬同时也有降低塑性和韧性的不足， 故而也不宜过多，本专利技术将铬重量百分比控制在21% ~25%之间。镍(Ni)具有良好的可成形性，能增强合金材料的强度、塑性和韧性，对 酸碱也有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力，但由于镍是较稀 缺的资源，价格较高，镍也不宜过多，故而本专利技术将铬重量百分比控制在58 %~63%之间。铝(Al)因其熔点并不高只有66(TC，故而一般在制造耐高温材料时很少 加入铝，总认为该元素对材料质量有影响而要求尽可能减少该元素，或明确限制其不得超过某一比值如2%。但本专利技术考虑铝具有有较好的延展性、抗氧 化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用还可显著提高合金材料的高温不起皮性 能和耐高温腐蚀的能力，所以本专利技术大胆保留或有意识添加该元素，使铝重 量百分比控制在1% ~1.7%之间。铜(Cu)元素的加入会提高合金材料的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，缺点是在热加工时容易产生热脆，降低合金材料的机械性能，所以本专利技术将铜重量百分比控制在0. 5 % ~ 1 %之间。锰(Mn)是良好的脱氧剂和脱硫剂，可以改善合金材料的热加工性能， 但不能过多，故而本专利技术将锰重量百分比控制不超过1%即可。硫(S)在通常情况下是有害元素，易使合金材料产生热脆性，降低合金 材料的延展性、韧性、耐腐蚀性，易在锻造和轧制时造成裂紋， 一般在镍铬 合金中作为杂质存在，故而本专利技术将硫重量百分比控制在0. 015%之下。硅(Si)能提高合金的弹性极限、屈服点和抗拉强度，其与铬的结合还 可提高材料抗腐蚀性和抗氧化的性能，但一般在镍铬合金中作为杂质存在， 故而本专利技术将硅重量百分比控制在不超过0. 5 % 。碳(C) 一般在镍铬合金中作为杂质存在，含碳量增加可使屈服点和抗拉 强度升高，但塑性和冲击性降低，为了保证本专利技术的性能符合要求，故而本 专利技术将碳重量百分比控制在不超过0. 1 % 。由于本专利技术中产品成分配比做了调整，且加入了铜、铝，对传统的现行 的镍铬合金制造方法进行了改进，包括如下步骤第一步，按上述合金成分进行配料后，进行冶炼；第二步，进行二次精炼；第三步，进行热加工，先加热至900°C-120(TC，保温10 40分钟后进行在锻造；第四步，进行冷加 工；第五步，进行水冷却。 '釆用了上述制造方法后，与传统方法相比具有以下显著优点 一是在工 艺流程中打破常规釆用了多次熔炼，改变其金相组织，使其力学、化学、热 学性能得到了改善，使产品的纯度得到了提高。二是釆用先加热后保温的方 式克服了锻造加热时温度有时偏高偏低的现象，解决了生产过程中出现的热 锻造时开裂的问题。三是改常用的风冷为水冷减缓了冷却速度，解决了最后 热处理过程中容易出现的严重的波浪形状。 具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。实施例1:耐高温镍铬合金配方组成为C: O.l(重量百分比，下同)， Si: 0.5, Mn: 1.0, S: 0,014, Cr:21, Ni :58， Al: 1. 0, Cu: 1， Fe为余量。按上述合金成分进行配料后，进行冶炼；第二步，进行二次精炼；第三 步，进行热加工，先加热至90(TC，保温40分钟后进行在锻造；第四步，进 行冷加工；第五步，运用水冷却进行热处理。实施例2:耐高温镍铬合金配方组成为C: 0. 08(重量百分比，下同)， Si: 0.5， Mn: 1.0, S: 0.014, Cr:25, Ni :63， Al: 1. 7, Cu: 0.5， Fe为余 量。按上述合金成分进行配料后，进行冶炼；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超耐高温镍铬合金及其制造方法，基本由以下成分的重量百分比组成：Ｃｒ：２１～２５，Ｎｉ：５８～６３，１≤Ａｌ≤１．７，０．５≤Ｃｕ≤１．０，０＜Ｃ≤０．１，０＜Ｓｉ≤０．５，０＜Ｍｎ≤１．０，０＜Ｓ＜０．０１５，Ｆｅ为余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杭正奎，
申请(专利权)人：杭正奎，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]