[发明专利]Ni基合金、Ni基合金制品及用于制造Ni基合金制品的方法

说明书

本申请涉及在耐磨性和耐高温腐蚀性方面优异的Ni基合金，并且其包含：0.3质量％≤C≤1.0质量％、36.0质量％≤Cr≤50.0质量％、以及3.0质量％≤Al≤7.0质量％，余量为Ni和不可避免的杂质，并且本申请涉及由根据本申请的Ni基合金制成的Ni基合金制品，以及制造该Ni基合金制品的方法。

技术领域

本申请涉及Ni基合金、Ni基合金制品和用于制造Ni基合金制品的方法。更具体而言，本申请涉及在耐磨性和耐高温腐蚀性方面优异的Ni基合金、由该Ni基合金制成的Ni基合金制品以及用于制造Ni基合金制品的方法。

背景技术

具有高C含量和高材料硬度的马氏体材料广泛用作有磨损问题的部分，例如机器部件的滑动部分和切削工具的表面。这是因为材料硬度越高，耐磨性越好。为了使部件的成本降低，通常通过堆焊等方法仅在部件的表面上沉积耐磨性优异的合金。

同时，船舶用柴油机、石油化工装置用部件等的阀和燃料喷嘴，除了需要具有高温耐磨性以外，还需要具有优异的耐高温腐蚀性(例如，耐V侵蚀性、耐S侵蚀性和耐金属尘化性)。

例如，船舶用柴油机主要采用重油作为燃料，并通过重油的爆炸性燃烧来输出动力。在燃烧冲程过程中，柴油机的排气阀关闭，并且各排气阀的火焰接触表面暴露于高温燃烧气体中且其阀座侧的表面处于与阀座接触的状态。在随后的排气冲程中，排气阀打开以通过其阀座侧的表面与阀座之间的间隙排出废气。

各排气阀暴露于最高温度的部分围绕火焰接触表面的中心，最高温度为650℃至700℃。因此，火焰接触表面的材料需要在耐热性和耐高温腐蚀性方面是优异的。同时，虽然没有将阀座侧的表面加热到如此高的温度，但其在腐蚀性的环境中反复与阀座接触。因此，阀座侧的表面材料需要具有高硬度和优异的耐磨性。

迄今为止，对于在需要耐磨性、耐热性和耐高温腐蚀性的这些用途中使用的材料和部件，提出了各种方案。

例如，专利文献1公开了用于制造大型船舶用发动机排气阀的方法，其包括(a)在奥氏体耐热钢的圆棒上，通过堆焊沉积由Ni-Cr-Al时效沉淀型Ni基合金构成的焊接材料，以覆盖该圆棒的端部，(b)对该端部进行热模锻以形成蘑菇状部分，以及(c)对该工件进行固溶热处理和时效沉淀热处理。

该文献指出，该方法产生微细的α-Cr相晶粒，其可以抑制在高温使用过程中γ'相的异常生长。

专利文献2公开了热喷涂用粉末合金，其包含指定量的Cr、Al和Fe，余量为Ni和不可避免的杂质。

该文献指出，(A)向Ni-Cr-Al合金中添加Fe促进了层状结构的蜂窝状沉淀，该层状结构包含作为Cr固溶相的α-Cr相、和由γ'相在γ相中的微细沉淀而形成的γ/γ'相；以及(B)该蜂窝状沉淀产生了优异的耐磨性和耐高温腐蚀性。

专利文献3公开了一种Ni基合金，其包含3质量％的C、40质量％的Cr和6质量％的Al，余量为Ni和不可避免的杂质。

该文献指出，向Ni-Cr-C合金中添加Al改变了通过结晶形成的M₇C₃碳化物(Cr基碳化物)的量，因此产生过共晶结构，使得硬度、高温强度和高温耐磨性提高。

专利文献4公开了一种耐磨合金，该耐磨合金(a)包含1.0重量％至3.0重量％的C和12重量％至50重量％的Cr，余量为Ni；(b)具有棒状碳化铬，以面积比例计，碳化铬的含量为10％至28.5％；并且(c)其中合金基体的铬含量为10重量％以上。

该文献指出，通过在软质基体中分散相对较大的碳化铬并且优化碳化铬的量，可以同时得到令人满意的耐磨性和耐冲击性。

专利文献5公开了一种堆焊材料，其包含指定量的C、Si、Cr、(Al+Ti)和N，并且还包含指定量的选自Mn、V、Nb、Mo、W和Fe所组成的组中的至少一种元素，余量为Ni和不可避免的杂质。