[发明专利]一种提高镍铁铬基变形高温合金高温拉伸塑性的热处理工艺

说明书

一种提高镍铁铬基变形高温合金高温拉伸塑性的热处理工艺，在1050～1200℃范围内保温0.5～2小时进行固溶处理；从固溶温度以0.1～20℃/min的速率冷却到γ'相析出温度以下20～150℃，保温0.5～4小时后空冷至室温；在γ'相析出温度以下150～350℃保温4～30小时，空冷至室温。本发明采用高温固溶、缓冷和低温时效相结合的方法，获得的合金组织晶粒尺寸适中，晶粒间形成弯曲的锯齿晶界，晶界均匀分布M₂₃C₆型碳化物；在高温条件下晶界具有较好的强化作用，合金可获得较高的高温拉伸塑性。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体为一种提高镍铁铬基变形高温合金高温拉伸塑性的热处理工艺。

背景技术

为满足国民经济快速发展对电力的需求，以及应对环境保护的严峻要求，发展高效、节能、大容量、洁净环保、可靠性高的新型电站技术是当前火力发电的重要挑战，其中不断提高电站锅炉的蒸汽参数，是实现该目标的主要途径之一。目前锅炉蒸汽参数正在向650℃、700℃/35MPa以上发展，要实现高蒸汽参数机组的可靠运行，锅炉的关键管道如末级过热器、末级再热器、主蒸汽管道、集箱等的选材，主要集中在服役温度更高的镍基和镍铁基高温合金。

锅炉关键部件选材，不仅要求合金具有较好的高温强度、抗腐蚀性、抗氧化性，同时兼具较好的经济性和优良的加工性，镍铁铬基高温合金成为具有重要应用前景的合金之一。锅炉管在高温服役过中，若部件承受的应力高于合金的屈服强度，合金具有较高的高温拉伸塑性，可以在出现脆性断裂前发生塑性变形，避免突然断裂发生爆管等事故，提高锅炉管运行的安全系数。

镍铁铬基高温合金的基体为奥氏体，晶内主要利用沉淀强化相γ'(Ni₃(Ti、Al))和γ(Ni₃Nb)相等进行析出强化，晶界析出M₂₃C₆型碳化物进行晶界强化，合金高温拉伸塑性的高低取决于合金晶界强化的效果。为获得较好的综合性能，主要采用的热处理制度为高温固溶处理后，采用快速空冷或水淬等方式冷却到室温；随后添加1步或者2步低温时效处理，在晶内析出强化相γ'，同时晶界析出碳化物M₂₃C₆相。此类热处理工艺获得的晶粒间晶界形状多为平直状，合金的屈服和断裂强度较高，但拉伸塑性较低。在合金成分确定的条件下，为提高镍铁铬基变形高温合金的高温拉伸塑性，有必要通过改善热处理工艺来调整合金的晶界特征，提高晶界的强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高镍铁铬基变形高温合金高温拉伸塑性的热处理工艺，改变晶界特征，提高镍铁铬基变形高温合金高温拉伸塑性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高镍铁铬基变形高温合金高温拉伸塑性的热处理工艺，将轧制变形后的镍铁铬基变形高温合金，进行高温固溶处理，然后进行缓慢冷却处理，具体是从高温固溶处理的高温固溶温度以0.1～20℃/min的速度冷却到γ'相析出温度以下20～150℃，保温0.5～4小时后，空冷至室温；最后进行低温时效处理；

其中，该合金按质量百分数计，包括：Fe 20-30％，Cr 19-25％，Al 1.5-2.0％，Ti1.0-2.5％，Nb≤2.0％，Mo≤2.0％，W≤2.0％，Si≤0.5％，Mn≤1.0，Cu≤0.5，C≤0.1％，B≤0.01％，Zr≤0.05％，P≤0.05％，稀土元素≤0.20％，其余为Ni。

本发明进一步的改进在于，所述高温固溶处理的温度为1050～1200℃，时间为0.5～2.0小时。

本发明进一步的改进在于，所述低温时效处理具体为：在γ'相析出温度以下150～350℃进行时效处理，时效处理时间为4～30小时，空冷至室温。