[发明专利]镍基合金、包含该合金的制品及该合金的热机械加工

说明书

本发明涉及镍基合金、包含该合金的制品及该合金的热机械加工。本发明公开了一种热机械处理工艺。在第一加热步骤中，将镍基合金工件加热到高于所述镍基合金的M23C6碳化物固溶线温度的温度。

本申请为申请日2012年5月7日，申请号201280026890.2，名称为“镍基合金的热机械加工”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及镍基合金的热机械加工。

背景技术

在各种应用中，镍基合金是优良的工程合金，因为该合金拥有许多有利的材料性能。例如，含有铬和铁添加物的镍基合金在许多水介质和高温环境中具有优良的耐腐蚀性。镍基合金还在范围广泛的高温下保持冶金稳定性和高强度，并在长期暴露于高温期间不形成脆化相。高温时的良好蠕变和破裂强度、冶金稳定性以及耐腐蚀性与长使用期限的组合允许镍基合金在涉及侵袭性环境的应用中和在恶劣的工作条件下发挥作用。例如，镍基合金可以在工程应用中发挥实用，包括：矿物酸生产和加工设备；煤气化单元；石化加工设备；焚化炉；蒸汽发生器管、挡板、管板和其它硬件；以及核反应堆发电系统中的结构组件。

发明内容

在非限制性实施方案中，镍基合金的热机械处理工艺包括至少两个加热步骤和至少两个加工步骤。在第一加热步骤中，将镍基合金工件加热到高于所述镍基合金的M₂₃C₆碳化物固溶线温度(solvus temperature)的温度。在第一加工步骤中，加工加热的镍基合金工件至面积减少20％至70％，以提供所加工的镍基合金工件。当所述第一加工步骤开始时，所述镍基合金工件处于高于所述M₂₃C₆碳化物固溶线温度的温度。在第二加热步骤中，将所加工的镍基合金工件加热到高于1700℉(926℃)且低于所述镍基合金的M₂₃C₆碳化物固溶线温度的温度。所加工的镍基合金工件保持在高温，且不允许在所述第一加工步骤完成和所述第二加热步骤开始之间冷却到环境温度。在第二加工步骤中，加工加热的镍基合金工件至面积减少20％至70％。当所述第二加工步骤开始时，所述镍基合金工件处于高于1700℉(926℃)且低于所述镍基合金的M₂₃C₆碳化物固溶线温度的温度。

在另一非限制性实施方案中，镍基合金的热机械处理工艺包括至少两个加热步骤和至少两个锻造步骤。在第一加热步骤中，将镍基合金工件加热到在2000℉至2125℉(1093℃至1163℃)范围内的温度。在第一锻造步骤中，旋转锻造加热的镍基合金工件至面积减少30％至70％，以提供锻造的镍基合金工件。当所述第一锻造步骤开始时，所加热的镍基合金工件处于在2000℉至2125℉(1093℃至1163℃)范围内的温度。在第二加热步骤中，将所锻造的镍基合金工件加热到在1750℉至1925℉(954℃至1052℃)范围内的温度。所锻造的镍基合金工件保持在高温，且不允许在所述第一锻造步骤完成和所述第二加热步骤开始之间冷却到环境温度。在第二锻造步骤中，将所加热的镍基合金工件旋转锻造至面积减少20％至70％。当所述第二旋转锻造步骤开始时，所加热的镍基合金铸锭处于在1750℉至1925℉(954℃至1052℃)范围内的温度。

应该理解，本说明书中公开和描述的本发明并不限于本概述中概述的实施方案。

附图说明

通过参照附图，可以更好地理解本说明书中公开和描述的非限制性和非详尽实施方案的各种特点和特征，其中：

图1A和图1B是旋转锻造操作的横截面示意图；

图2A是具有异常晶粒生长的环状区域的热锻造和热处理长产品的横截面示意图，且图2B是其透视性示意图；以及

图3A至图3D是合金690长产品的区域的横截面宏观结构的金相照片(metallograph)，其示出根据本文所述各种非限制性实施方案的热机械加工的各种效果。