[发明专利]一种低成本镍铁基高温合金铸锭的均匀化热处理方法

说明书

本发明一种低成本镍铁基高温合金铸锭的均匀化热处理方法。合金的基本组成包括：Fe，Cr，Al，Ti，Nb，Mo，W，Ta，Si，Mn，Cu，C，B，Zr，其余为Ni。处理步骤如下：从室温加热升温至850℃～900℃，控制升温时长大于等于8h；在850℃～900℃保温进行第一级均匀化热处理，保温时间为根据材料部件的实际热处理厚度，按照厚度每增加1mm，保温时间增加0.6min；加热至1150℃进行第二级均匀化热处理，控制升温时间大于等于8h，保温时间同一级保温时间；最后加热至1180～1200℃均匀化处理30～80h，控制升温时间大于等于8h；将热处理后的铸锭随炉冷却到650℃以下，再冷到室温。通过该工艺处理可有效消除了铸锭中的偏析，有效降低了均匀化热处理时间，降低了能耗和生产成本。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种低成本镍铁基高温合金铸锭的均匀化热处理方法。

背景技术

由于我国独特的资源结构，煤炭发电仍比重仍保持高位，统计局2019年数据显示煤炭发电比重约占69％，预计再未来的很长一段时间内，煤电仍然会在电力供应中占据主导地位。面对日益严苛节能减排要求及实际电力需求，以技术成熟程度和经济性比较看，采用带烟气净化装置的超超临界发电机组是满足电力工业对大容量绿色煤电设备的最佳选择。现阶段我国正在运行的超超临界(USC)机组总量(蒸汽温度为600℃、压力为25MPa)已超过全世界其它国家的总和，各国先后开展了700℃超超临界(A-USC)燃煤发电技术研发计划，目前正在研发的A～USC技术，其净效率可达53％，为电厂带来巨大的经济效益，并为环境保护做出显著贡献。与现有USC技术相比，A～USC技术在发电装备设计布局上的差别不大，主要的提升则来自材料部分，其中锅炉过热器和再热器管是外部环境最为恶劣的部分，跟据统计过热器和再热器引起的失效事故占电站锅炉发生故障的位置的近45％。针对机组过/再热器管用材料，传统铁素体和奥氏体不锈钢已经不能满足需求，针对更高使用温度国外主要使用镍基高温合金，如美国IN740H为镍钴铬基合金和欧盟的CCA617合金，我国自主研发的新型低成本高强耐腐蚀镍基高温合金，为了应对严苛的使用环境，合金的合金化程度较高，因此导致元素发生偏析，在后续开坯锻造过程中由于塑性下降极易导致开裂，同时大型铸锭在进行均匀化过程中通常还需根据铸锭尺寸和组织特征，需进行复杂的升温过程。因此希望均匀化处理能够促进合金中低熔点相溶解，调整碳化物分布及含量，改善枝晶偏析，尽量消除铸造应力，并提高合金元素在基体中的固溶度，最终改善合金的加工和使用性能。除满足以上组织成分调控要求外传统均匀化工艺时间过长，能源消耗大；长时间均匀化处理使得铸锭晶粒粗大，对后续开坯过程动态再结晶不利。因此，必须采用合理有效的均匀化处理工艺，以改善铸锭的组织和成分分布。

因此，亟需一种高效地可精准调控组织成分分布的低成本高强耐腐蚀镍基合金铸锭的均匀化处理方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低成本镍铁基高温合金铸锭的均匀化热处理方法，该方法可有效消除铸锭中的元素偏析，解决由于共晶组织存在导致铸锭及开坯产生开裂源，提高合金热变形能力，有利于后续棒材坯料的热加工。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种低成本镍铁基高温合金铸锭的均匀化热处理方法，按质量百分比，该高强镍基高温合金铸锭的基本组成为：Fe：20％～30％，Cr：19％～25％，Al:0.5％～2.5％，Ti:1.0％～2.5％，Nb:≤2％，Mo:≤2％，W:≤2％，Ta:≤1％，Si:≤0.5％，Mn:≤1.0％，Cu:≤0.5％，C:≤0.05％，B:≤0.01％，Zr:≤0.03％，其余为Ni；

该方法将铸锭分多级进行均匀化热处理，均匀化热处理的合金坯料通过炉冷空冷配合冷却至室温。

本发明进一步的改进在于，热处理时，从室温加热升温至850℃～900℃，控制升温时长大于等于8h。