[发明专利]具有良好可加工性的镍-铬-铁-铝-合金

说明书

本发明涉及镍-铬-铁-铝-合金，其具有出色的耐高温腐蚀性，良好的耐蠕变性和改进的可加工性。

具有不同镍含量、铬含量和铝含量的奥氏体镍-铬-铁-铝-合金长期在炉结构中和在化学加工工业中使用。该使用需要即使在超过1000℃的温度仍然良好的耐高温腐蚀性和良好的耐热性/耐蠕变性。

通常要注意的是表1中给出的合金的耐高温腐蚀性随着增加的铬含量而升高。所有这些合金形成氧化铬层（Cr₂O₃），具有位于其下方的或多或少封闭的Al₂O₃层。少量添加强亲氧元素，例如Y或Ce改进了抗氧化性。在应用领域中的使用过程中，铬含量缓慢消耗从而形成保护层。因此通过更高的铬含量提高材料的寿命，因为形成保护层的元素铬的更高含量推迟了时间点，在所述时间点Cr-含量低于临界极限并且形成除了Cr₂O₃之外的其他氧化物，例如含铁的和含镍的氧化物。通过添加铝和硅能够实现耐高温腐蚀性的进一步提高。从一定的最低含量开始，这些元素在氧化铬层下方形成封闭层并且因此减少铬的消耗。

在给定温度下的耐热性/耐蠕变性特别通过高的碳含量得以改进。

这些合金的实例列于表1中。

相比于N06600、N06601或N06690，合金例如N06025、N06693或N06603由于高的铝含量而以其出色的耐腐蚀性著称。合金，诸如N06025或N06603由于高的碳含量即使在超过1000℃的温度也仍然显示出出色的耐热性/耐蠕变性。然而例如由于所述高的铝含量而损害可加工性，例如可变形性和可焊接性，其中铝含量越高，损害越强（N06693）。同样情况更大程度地适用于硅，其与镍形成低熔点金属间相。对于N06025，可以例如通过使用特定的焊接气体（具有2%氮气的Ar）实现可焊接性（数据表Nicrofer6025HT，ThyssenKrupp VDM）。N06025和N06603中的高的碳含量造成高含量的初生碳化物，高含量的初生碳化物例如在深冲时产生的大的变形程度下导致从初生碳化物开始开裂。在无焊缝管的制造中也发生类似情况。在此，该问题也随着升高的碳含量（特别是在N06025的情况下）而加剧。

EP0508058A1公开了由如下组成的奥氏体镍-铬-铁-合金（以重量%计）0.12–0.3%的C，23-30%的Cr，8-11%的Fe，1.8–2.4%的Al，0.01–0.15%的Y，0.01–1.0%的Ti，0.01–1.0%的Nb，0.01–0.2%的Zr，0.001–0.015%的Mg，0.001–0.01%的Ca，至多0.03%的N，至多0.5%的Si，至多0.25%的Mn，至多0.02%的P，至多0.01%的S，余量是Ni，包括不可避免的由熔融造成的杂质。

EP0549286公开了耐高温Ni-Cr-合金，包含55-65%的Ni，19-25%的Cr，1–4.5%的Al，0.045–0.3%的Y，0.15-1%的Ti，0.005–0.5%的C，0.1–1.5%的Si，0-1%的Mn和至少0.005%的选自Mg、Ca、Ce的至少一种元素的总和，<0.5%的Mg+Ca的总和，<1%的Ce，0.0001–0.1%的B，0–0.5%的Zr，0.0001–0.2%的N，0-10%的Co，余量为铁和杂质。

由DE60004737T2已知耐热镍基合金，包含≤0.1%的C，0.01-2%的Si，≤2%的Mn，≤0.005%的S，10-25%的Cr，2.1-<4.5%的Al，≤0.055%的N，总共0.001-1%的选自B、Zr、Hf的至少一种元素，其中所提及的元素可以以如下含量存在：B≤0.03%，Zr≤0.2%，Hf<0.8%，Mo0.01-15%，W0.01-9%，其中可以给定2.5-15%的总含量Mo+W，Ti0-3%，Mg0–0.01%，Ca0–0.01%，Fe0-10%，Nb0-1%，V0-1%，Y0–0.1%，La0–0.1%，Ce0–0.01%，Nd0–0.1%，Cu0-5%，Co0-5%，余量为镍。Mo和W必须满足下式：

2.5≤Mo+W≤15    （1）

本发明所基于的目的在于设计一种合金，其在足够高的镍含量、铬含量和铝含量下具有

●良好的可加工性，即可变形性、可深冲性和可焊接性

●与N06025相似的良好的耐腐蚀性

●良好的耐热性/耐蠕变性。