[发明专利]提高铁镍基Incoloy925合金低Σ重位点阵晶界比例的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高铁镍基Incoloy925合金低Σ重位点阵晶界比例的工艺，属于金属材料的形变及热处理工艺技术领域。

背景技术

铁镍基Incoloy925是一种含铜和钼的镍铁铬基高温合金，由于具有良好的机械强度，很好的热加工及冷加工性能，以及良好的耐腐蚀性，常用于制备油气钻井设备上的零部件。铁镍基Incoloy925合金基体为γ相，是典型的面心立方晶格。对于奥氏体基合金来说，应力腐蚀开裂和晶间腐蚀一直是其服役过程中的主要失效形式。如何降低其腐蚀敏感性，提高其使用寿命，从而提高使用安全性是人们一直关注的一个问题。

在二十世纪八十年代出现了“晶界工程”这一研究领域。在晶界工程研究过程中，广泛使用的是重位点阵，即CSL（coincidence site lattice）点阵。在晶界工程研究中，低重位点阵晶界被定义为底层错能晶界，而剩余的其他高层错能晶界被称为随机晶界。低ΣCSL晶界必须符合Σ≤29。低ΣCSL晶界比例越高，则材料的耐蚀性越好。采用现在工艺制成的铁镍基Incoloy925合金，低ΣCSL晶界比例为55%左右，在改善耐腐蚀性方面还有一定提升空间。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供改善铁镍基Incoloy925合金低Σ重位点阵晶界比例的工艺。其简单易行的操作工艺，以小变形+适当温度退火就可以提高铁镍基Incoloy925合金中的低ΣCSL晶界比例，从而提高其耐腐蚀性能，在生产中实际可行，能够取得明显的经济效益。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

提高铁镍基Incoloy925合金低Σ重位点阵晶界比例的工艺，铁镍基Incoloy925合金成分的质量百分比为： C≤0.03，Si≤0.5，Mn≤1.0，Ni：42-46，Cr：19.5-23.5，Cu：1.5-3.0，Mo：2.5-3.5，S≤0.03，P≤0.03，Al：0.15-0.5，Ti：1.9-2.4，Nb≤0.5，Fe余量；其工艺包括以下步骤：a）固溶处理：将上述铁镍基Incoloy925合金在1000-1050℃保温10-15分钟，然后采用水冷降温至常温；b）冷轧变形：进行冷轧变形，变形量为3-10%；c）再结晶退火：进行再结晶退火，在1000-1050℃保温10-15分钟，然后采用水冷降温至常温。

本发明应用于铁镍基Incoloy925 合金成型加工过程中的最后一道工序，通过本工艺可以实现在不改变合金成分的前提下提高材料的耐晶间腐蚀性能，对材料的抗应力腐蚀、蠕变、疲劳性能也有改善，材料在处理之前，必须先进行固溶处理，将铁镍基Incoloy925合金在1000-1050℃保温10-15分钟，然后采用水冷降温至常温；进行冷轧变形，变形量为3-10%；冷轧后进行再结晶退火，在1000-1050℃保温10-15分钟，然后采用水冷降温至常温。这种小变形量后的再结晶退火可显著提高材料中的Σ3ⁿ晶界（n=1,2,3）比例，从而提高总体低ΣCSL晶界的比例，在结晶退火的保温时间应控制的10-15分钟范围内，保温时间过短或过长会使ΣCSL晶界比例明显降低。

本发明能够获得低ΣCSL晶界比例至少为70%（Palumbo-Aust标准）的铁镍基Incoloy925材料，而经传统工艺加工的合金中低ΣCSL晶界比例为55%左右，低ΣCSL晶界比例高的材料与低ΣCSL晶界比例低的材料相比，具有明显好的耐腐蚀性能。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明既不需要长时间的退火，也不需要反复冷轧变形，工艺简单，操作容易，能够有效的提高铁镍基Incoloy925合金耐腐蚀性能，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为铁镍基Incoloy925合金在1020℃固溶12min的组织，其中（a）为晶界特征分布图，（b）为低ΣCSL晶界比例；

图2为铁镍基Incoloy925合金1020℃/12min+5.6%+1020℃/12min的组织，其中（a）为晶界特征分布图，（b）为低ΣCSL晶界比例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。