[发明专利]高强度Ni-Fe基时效硬化型耐蚀合金及制备方法

说明书

本发明涉及高强度Ni‑Fe基时效硬化型耐蚀合金及制备方法，该合金的各组分的质量百分含量为：C≤0.04％，Si≤0.2％，Mn≤0.5％，19％≤Cr≤23％，46％≤Ni≤48％，3％≤Mo≤5％，3％≤Nb≤5％，1.5％≤Cu≤3％，0.2％≤Al≤0.5％，0.5％≤Ti≤3％，微量元素≤0.1％，Fe余。所述合金具有较低的镍含量，与相近材料性能范围内的其他合金相比，改善了材料力学性能和锻造性，成本更低。本发明所述合金的成品棒材的室温抗拉强度≥1300MPa，屈服强度≥950MPa，伸长率≥15％，断面收缩率≥25％，晶粒度5级或更细。

技术领域

本发明涉及一种金属材料，特别涉及一种高强度Ni-Fe基时效硬化型耐蚀合金及制备方法。

背景技术

能源行业使用的高强度耐蚀镍基合金需要在较高的工作温度下具有出色的物理性能，例如强度、硬度和抗蠕变性，同时兼具较好的耐腐蚀性。高强度镍基合金基体由γ相组成，主要含有Nb和Ni，固溶强化元素Cr、Mo、Ti、Al，形成强化沉淀相，(Ni₃(Al,Ti,Nb))相。因镍基合金镍、铌含量较高，在凝固过程中容易形成偏析，导致热加工性变差，因此在镍基的基础上添加了铁，经过成分和工艺的综合优化，铁镍基耐蚀合金同样拥有良好的耐腐蚀性能和强度。但近两年镍的原材料价格波动，镍基耐蚀合金成本上涨，对成本敏感的制造厂长期承受成本压力。

目前镍含量较低的合金例如925合金，镍含量可以低至40％，镍+铁≥50％，抗拉强度最高可做到1150MPa左右，屈服强度最高800MPa左右，性能与主流耐腐蚀合金718还有一定差距，应用场景受到限制。2008年美国SMC公司推出了新的经济型耐蚀镍基合金(Ni约为47％)，其性能与718类似，具有良好的延展性，冲击强度和抗应力腐蚀开裂性性能。经济型镍基耐蚀合金，在降低镍含量前提下，并采用更为低廉的合金元素代替昂贵的Nb、Mo等，具有明显的价格优势，在某些应用场合里有取代传统高镍耐腐蚀合金之势，在国外应用广泛，近年来受到国内的关注，但是国内尚未有成熟的类似产品生产。

尽管镍基合金加工工艺较为成熟，但是合金增加了较多的合金元素，一些固溶强化元素在凝固过程中易偏析聚集，导致脆性相形成，导致热加工区间较窄。同时，镍基合金目前在制备时，均需要固溶处理+时效处理这两个必不可少的步骤，时效通常还含有两个不同的热处理温度段，其制备成本高。

发明内容

本发明针对上述不足，提供一种高强度Ni-Fe基时效硬化型耐蚀合金及制备方法，所述合金具有较低的镍含量(不高于49％)，与相近材料性能范围内的其他合金相比，改善性能和锻造性，成本更低。本发明所述合金的成品棒材的室温抗拉强度≥1300MPa，屈服强度≥950MPa，伸长率≥15％，断面收缩率≥25％，晶粒度5级或更细。

本发明的技术方案是：

高强度Ni-Fe基时效硬化型耐蚀合金，该合金的各组分的质量百分含量为：C≤0.04％，Si≤0.2％，Mn≤0.5％，19％≤Cr≤23％，46％≤Ni≤48％，3％≤Mo≤5％，3％≤Nb≤5％，1.5％≤Cu≤3％，0.2％≤Al≤0.5％，0.5％≤Ti≤3％，微量元素≤0.1％，Fe余。

较好的技术方案是：该合金的各组分的质量百分含量为：C为0.012～0.032％，Si为0.113～0.172％，Mn为0.074～0.436％，Cr为20.58～21.79％，Ni为46.80～47.93％，Mo为3.41～3.52％，Nb为3.06～3.54％，Cu为1.85～2.02％，Al为0.243～0.302％，Ti为1.81～2.46％，微量元素为0.013～0.052％，Fe余。

所述微量元素为V、Mg、B。

所述微量元素V+Mg+B0.1％，其中Mg不高于0.0075％。

上述合金的制备方法，有以下步骤：