CN103469011A - 镍铬高温合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种镍铬高温合金，其以重量百分比包含以下元素：C0.10～0.15；Si0～0.05；Mn0～0.05；Cr45～48；S小于或等于0.02；P小于或等于0.02；Al0.5～1.5；Ti3.0～3.5；Ca0.01～0.05；Ni余量；和不可避免的杂质。本发明提供的镍铬高温合金具有更加良好的机械性能，例如具有较高的抗拉强度和高的高温硬度等力学性能，适合加工各种耐高温耐磨损零件长期使用。

Description

镍铬高温合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高温合金及其制备方法，尤其是一种含高铬镍基变形高温合金及其制备方法。 

背景技术

高温合金一般指600°～1100℃氧化气氛中和燃气腐蚀条件下承受较大应力能长期使用的合金。一般而言，高温合金按基体分为铁基、镍基和钴基三类，而中间发展最快，使用最广的是镍基合金。高温合金性能一定要达到有良好是热稳定性，为了具有高的热强性以及长期使用的组织稳定性，所以在其基体上必需进行元素的强化。 

加入以Cr为主的许多其它元素：Al、Ti、Nb、W、Mo、B、Ce、Zr等等。 

镍基高温合金又分为变形（热加工）和铸造两种，铸造镍基高温合金不受其较高碳含量和较大量合金化元素的限制，较易生产，但变形镍基高温合金受其碳含量和合金化元素多少的限制，是比较难生产的合金，特别是铬含量超过40%的镍基変形高温合金更难。本发明就是要求突破这类技术难关。 

目前商用0Cr30Ni70(标准代号NS11)的镍、铬高温合金，专利号：CN1831165A，均为镍基变形高温合金，但其铬含量都没超过重量45%，因此其拉伸强度较低，特别是高温抗氧化性和高温硬度难以满足一些特殊场合的需求。因此有必要提供一种具有高拉伸强度、抗更高温度氧化，能在1250℃大气下长期使用的高硬度的变形镍基高温合金。是本发明的主要目的。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种具有良好机械性能的镍铬高温合金。 

为了达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案实现： 

本发明提供了一种镍铬高温合金，其以重量百分比包含以下元素： 

和不可避免的杂质。 

优选的，所述铬（Cr）的含量为45-48重量%，优选45-47重量%，最优选为45.5重量%。 

进一步，所述铝（Al）的含量为0.5～1.5重量%，优选0.8～1.0重量%。 

优选的，所述钙（Ca）的含量为0.01～0.05重量%，优选0.01～0.03重量%，更为优选0.015重量%，最优选为0.02重量%。 

优选的，所述硅（Si）的含量为0～0.05重量%，优选0～0.03重量%，更为优选0～0.02重量%，最为优选为0～0.01重量%。 

制备上述镍铬高温合金的方法，该方法包括以下步骤： 

（a）按照以下重量百分比提供合金配料： 

（b）将所述C、Cr、Ni加入电熔氧化镁（MgO)质坩埚中，其余料装在料斗中；每炉按总重量25kg计算配料。 

（c）将坩埚置于真空下熔炼，得到中间物；并将料斗中Si、Mn、Al、Ti、Ca按工艺分别进行合金化熔炼； 

（d）在确认全部操作完成后，在温度为1350～1450℃下出钢，得到镍铬高温合金； 

（e）取样分析化学成分，分析方法； 

Si:ICP-AES法（NACIS/CH013:2005) 

P:ICP-AES法（NACIS/CH011:2005) 

Mn,Al:ICP-AES法（NACIS/C H008:2005) 

Cr:滴定法（NACIS/C H116:2005) 

C,S:红外吸收法（GB/T20123-2006) 

Al:ICP-AES法NACIS/C H 008:2005 

C:红外吸收法NACIS/C H 001:2005。 

与现有技术相比，本发明提供的镍铬高温合金具有更加良好的机械性能，例如具有较高的抗拉强度和高温下更高的硬度等力学性能，适合加工各种耐高温耐磨损零件长期使用。本发明所述的镍铬合金是通过制备出的钢锭，热变形后生产各种型材，尤其适合用于航空、石化、机电各种高温条件下使用的零部件。 

具体实施方式

下面例举若干个具体实施方式以对本发明进行详细说明，本部分的描述仅仅是示范性和解释性说明，不应构成对本发明的保护范围产生任何限制作用。 

实施例1 

首先，按照表1中指定的各组分准备合金配料： 

（a）使用的原材料 

(b)其次，将所述碳（C）、铬（Cr）、镍（Ni）加入电熔氧化镁坩埚中，其余料加在料斗中； 

然后，将坩埚置于真空下熔炼，得到中间物； 

最后，在所述中间物中加入料斗中的Si、Mn、Al、Ti、Ca、Ce进行合金化，在温度为1350～1450℃下出钢，得到含铬高温合金。 

(c)用真空冶炼所得钢锭，在高温均匀化后，通过热加工锻造开坯成45×45mm方坯再通过热轧成Ф6.0mm盘条，最后冷扒成Ф1.5mm、Ф3.2mm、Ф5.5mm各种尺寸丝材。 

(d)通过1200℃水冷固溶处理+700℃×50小时空冷时效按技术条件检测力学性能，化学元素分析按： 

GB/T20123-2006 

GB/T20124-2006 

GB/T11170-2008方法测得。 

室温机械性能测定按：GB/T2281-2010方法执行，将测试结果列入表1和表2中。 

实施例2-4 

按以上方法设计四种不同元素组成的实施例，分析結果列如表1。 

按照表1中指定的各组分钢锭通过热加工变形，制取测试力学性能的标 准试样，再经过；固溶热处理或固溶+时效热处理，测得机械性能列如表2。 

共有四组结果。 

表1 

元素Wt%	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					C	0.11	0.13	0.14	0.15
Si	0.005	0.02	0.04	0.03
					Mn	0.03	0.01	0.04	0.02
Cr	45.08	45.12	45.28	45.36
					S	0.003	0.002	0.004	0.003
P	0.006	0.005	0.007	0.005
					Al	0.81	0.71	1.08	0.91
Ti	3.11	3.20	3.01	3.05
					Ca	0.02	0.04	0.05	0.03
Ni	余量	余量	余量	余量

[0051] 表2 

说明：本发明在400℃时、高温硬度HRC≥55。 

为了对比，以商用1Cr30Ni70(标准代号NS11)和专利号：CN1831165A进行对比列入表3中： 

表3 

从表2和表3可以看出本发明实施例提供的高温合金含Cr较高，而又有Al、Ti强化基体。本发明实施例提供的高温合金的抗拉与屈服强度较高，说明合金性能优异，适合加工各种耐高温零部件。本发明实施例提供的镍铬高温合金的产品可在高达1250℃的大气下长期使用，具有优异的抗氧化性，同时在高温下有较的硬度（400℃的HRC≥55)，尤其适合作为轴承材料使用。 

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (6)

1.一种镍铬高温合金，其以重量百分比包含以下元素：

和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的镍铬高温合金，其特征在于，所述铬（Cr）的含量为45～48重量%，优选45.0～46重量%，最优选为45.5重量%。

3.如权利要求1所述的镍铬高温合金，其特征在于，所述铝（Al）的含量为0.5～1.5重量%，优选0.8～1.0重量%。

4.如权利要求1所述的镍铬高温合金，其特征在于，所述钙（Ca）的含量为0.01～0.05重量%，优选0.01～0.03重量%，更为优选0.015重量%，最优选为0.02重量%。

5.如权利要求1所述的镍铬高温合金，其特征在于，所述硅（Si）的含量为0～0.05重量%，优选0～0.03重量%，更为优选0～0.02重量%，最为优选为0～0.01重量%。

6.制备权利要求1所述镍铬高温合金的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（a）按照以下重量百分比提供合金配料：

（b）将所述C、Cr、Ni加入电熔氧化镁（MgO)质坩埚中，其余料装在料斗中；每炉按总重量25kg计算配料。

（c）将坩埚置于真空下熔炼，得到中间物；并将料斗中Si、Mn、Al、Ti、Ca按工艺分别进行合金化熔炼。

（d）在确认全部操作完成后，在温度为1350～1450℃下出钢，得到镍铬高温合金。

（e）取样分析化学成分，分析方法；

Si:ICP-AES法（NACIS/CH013:2005)

P:ICP-AES法（NACIS/CH011:2005)

Mn,Al:ICP-AES法（NACIS/C H008:2005)

Cr:滴定法（NACIS/C H116:2005)

C,S:红外吸收法（GB/T20123-2006)

Al:ICP-AES法NACIS/C H 008:2005

C:红外吸收法NACIS/C H 001:2005。