[发明专利]一种铁基变形高温合金强韧化的热处理工艺

说明书

本发明公开了一种铁基变形高温合金强韧化的热处理工艺，包括两步固溶与两步时效处理：即在碳化物溶解温度以上50‑150℃保温0.5‑1小时；碳化物析出温度以下50‑100℃保温0.5‑1小时；Ni₃Al相析出温度以下150‑200℃保温8‑16小时；Ni₃Al相析出温度以下30‑70℃保温3‑8小时；完成后合金中Ni₃Al相体积分数高于10％，析出相平均直径达到15±5nm。其中，当合金成分中Ni含量高于32％时，析出相体积分数不低于15％。合金在650℃与700℃屈服强度分别不低于600与650MPa，延伸率分别高于15％与12％。

技术领域

本发明涉及高温金属结构材料技术领域，具体为一种铁基变形高温合金强韧化的热处理工艺。

背景技术

燃煤火电机组提供了国内70％以上的电力，但国内火电机组平均发电效率低，能耗高，是二氧化硫、氮化物NOx、二氧化碳及汞的主要排放源。随着环保要求的提高，需要在现有的单位GDP二氧化碳排量基础上大幅的降低和减少。在煤电领域，采用高参数大容量火电机组是实现煤炭的清洁高效利用最直接、经济、有效的措施之一。目前，世界各国都在积极研发700℃先进超超临界(A-USC)燃煤发电技术。然而，700℃超超临界发电技术对高温材料的挑战很大，国内外均没有成熟的高温材料体系，镍基高温合金尚处于研发和验证阶段。

由于700℃超超临界机组所需的镍基高温合金需要较高的制备技术，且价格昂贵，综合考虑电厂效率、成本、国产化水平和制备能力、机组安全运行和维护等因素，今后的重点发展方向是利用优化或新研发的耐热钢以及高性价比的铁镍基高温合金，将商业化电厂机组参数逐步提高至650℃，其热效率可达50％左右。

高温结构材料是实现先进超超临界发电技术最重要的材料基础，服役环境要求其具有优异的高温强度、韧性、抗蒸汽氧化性能、抗烟气腐蚀性能、组织结构稳定性等。对于650℃超超临界机组而言，其关键高温部件，如末级过热器和再热器、主蒸汽管道、集箱和高温段转子等，已达到或超出奥氏体耐热钢的服役温度上限，必须选择承温能力更高的材料。目前，650℃超超临界机组的关键高温部件材料体系还不成熟，候选材料主要是国外的Sanicro25、Inconel617、HR6W等，国内拥有自主知识产权的650℃超超临界机组关键高温部件用材料基本上是空白。

新型铁镍基高温合金比奥氏体耐热钢的承温能力更高，高温性能良好，且材料成本相比于高等级奥氏体耐热钢(如HR3C)增加有限，综合性价比高，有望应用于650℃超超临界机组的关键高温部件，但是现有技术中还没有成熟的铁镍基高温合金体系能够满足650℃机组的要求。

发明内容

本发明目的在于开发一种铁基变形高温合金强韧化的热处理工艺，确保其在650-700℃范围内具备优异的高温强塑性。

为实现以上发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种铁基变形高温合金强韧化的热处理工艺，包括以下步骤：

步骤1：将变形态合金在碳化物溶解温度以上50-150℃，保温0.5-1小时后冷却至室温；

步骤2：将经步骤1处理后的合金升温至碳化物析出温度以下50-100℃，并保温0.5-1小时后冷却至室温；

步骤3：将经步骤2处理后的合金升温至Ni₃Al相析出温度以下150-200℃，并保温8-16小时后冷却至室温；

步骤4：将经步骤3处理后的合金升温至Ni₃Al相析出温度以下30-70℃，并保温3-8小时后冷却至室温。