[发明专利]一种新型石油化工阀杆用镍基材料及其制备工艺

说明书

本发明提供一种新型石油化工阀杆用镍基材料，其中各元素的重量百分比为：C:0.05‑0.10%，Si:≤0.70%，Mn:≤0.70%，P:≤0.012%，S:≤0.008%，Cr:20.0‑23.0%，Al:0.60‑1.50%，Fe:≤2.0%，Co:10.0‑13.0%，Ti:0.20‑0.60%，余量为Ni和不可避免的杂质。本发明还提供一种新型石油化工阀杆用镍基材料的制备工艺，步骤包括：原料准备、真空冶炼、电渣重熔、锻造和热处理。本发明对现有镍基合金的组分和工艺进行优化设计，特别通过加大钴元素含量可以增加阀杆的硬度和力度，提高合金的高温强度，延长阀杆在高温环境下的使用寿命。

技术领域

本发明涉及高温合金材料领域，尤其涉及一种新型石油化工阀杆用镍基材料及其制备工艺。

背景技术

高温合金是指能够在600℃以上高温，承受较大复杂应力，并具有表面稳定性的高合金化铁基、镍基或钴基奥氏体金属材料。

其中镍基合金具有良好的高温强度和抗氧化抗腐蚀性能、优异的抗疲劳和抗蠕变性能、断裂性能和组织稳定性，是现代国防建设和国民经济发展不可替代的关键材料。

但是现有技术中用于石油化工阀杆的镍基材料，在高温时硬度和耐磨性不足，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供一种新型石油化工阀杆用镍基材料及其制备工艺，用于解决现有石油化工阀杆材料高温时硬度和耐磨性不足的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型石油化工阀杆用镍基材料，其中各元素的重量百分比为：C:0.05-0.10%，Si:≤0.70%，Mn:≤0.70%，P:≤0.012%，S:≤0.008%，Cr:20.0-23.0%，Al:0.60-1.50%，Fe:≤2.0%，Co:10.0-13.0%，Ti:0.20-0.60%，余量为Ni和不可避免的杂质。

较佳的，新型石油化工阀杆用镍基材料中各元素的重量百分比为：C:0.07-0.09%，Si:≤0.50%，Mn:≤0.50%，P:≤0.008%，S:≤0.005%，Cr:21.0-22.0%，Al:0.80-1.20%，Fe:≤1.8%，Co:11.0-12.0%，Ti:0.30-0.50%，余量为Ni和不可避免的杂质。

本发明还提供一种新型石油化工阀杆用镍基材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1原料准备：采用全新料配制，控制配料各元素的配入范围值，确保电渣容易烧损耗元素的控制合格，所有材料磨光表面，按照工艺烘烤制度烘烤使用。

S2真空冶炼：熔化期真空度小于5帕，精炼期真空度≤5Pa，采用不少于两次的高温瞬时精炼和一次低温长时精炼，提钢温到1520℃持续1-2分钟，摇炉搅拌3-5分钟，降钢温到1460℃（刚结膜冲膜状态）低温，精炼时间≥25分钟，精炼温度1500℃，出钢温度1540℃，浇注210Kg电极，浇注后期补缩充分，浇铸完成15分钟后破空出模标识。

S3电渣重熔：切除缩孔修，磨表面氧化物去除杂，验收合格后再生产，渣系配比：CaF₂：AL₂O₃：CaO：TiO₂=70：15：10：5，电压：55～60V，熔炼电流：5000～6000A。

S4锻造：钢锭加热制度：低于400℃装炉，缓慢升温800℃，保温1.5h，再升温1150-1180℃，保温大于3h，始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃，回火再烧大于60分钟，锻后空冷，探伤100%，锻造规格Φ80*2000mm。

S5热处理：热处理温度：1120-1150度，保温2小时，水冷，车光棒材Φ70*1900mm。

较佳的，S1原料准备中，镍板必须在780度烘烤大于4h，Cr在400度烘烤大于2h，Si在700℃烘烤大于4h后使用。