提高鐵鎳基Incoloy925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝的制作方法

提高鐵鎳基Incoloy925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高鐵鎳基Incoloy925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝，包括以下步驟：a）固溶處理：將上述鐵鎳基Incoloy925合金在1000?1050℃保溫10?15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫；b）冷軋變形：進行冷軋變形，變形量為3?10%；c）再結(jié)晶退火：進行再結(jié)晶退火，在1000?1050℃保溫10?15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。該工藝既不需要長時間的退火，也不需要反復(fù)冷軋變形，工藝簡單，操作容易，能夠有效的提高鐵鎳基Incoloy925合金耐腐蝕性能，具有良好的經(jīng)濟效益。
【專利說明】
提高鐵鎮(zhèn)基I nco I oy925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種提高鐵鎳基InC0l0y925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝，屬于金屬材料的形變及熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵鎳基InColoy925是一種含銅和鉬的鎳鐵鉻基高溫合金，由于具有良好的機械強度，很好的熱加工及冷加工性能，以及良好的耐腐蝕性，常用于制備油氣鉆井設(shè)備上的零部件。鐵鎳基Incoloy925合金基體為γ相，是典型的面心立方晶格。對于奧氏體基合金來說，應(yīng)力腐蝕開裂和晶間腐蝕一直是其服役過程中的主要失效形式。如何降低其腐蝕敏感性，提高其使用壽命，從而提高使用安全性是人們一直關(guān)注的一個問題。
[0003]在二十世紀(jì)八十年代出現(xiàn)了“晶界工程”這一研究領(lǐng)域。在晶界工程研究過程中，廣泛使用的是重位點陣，即CSUcoincidence site lattice)點陣。在晶界工程研究中，低重位點陣晶界被定義為底層錯能晶界，而剩余的其他高層錯能晶界被稱為隨機晶界。低ΣCSL晶界必須符合Σ <29。低Σ CSL晶界比例越高，則材料的耐蝕性越好。采用現(xiàn)在工藝制成的鐵鎳基Incoloy925合金，低XCSL晶界比例為55%左右，在改善耐腐蝕性方面還有一定提升空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供改善鐵鎳基InColoy925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝。其簡單易行的操作工藝，以小變形+適當(dāng)溫度退火就可以提高鐵鎳基Incoloy925合金中的低XCSL晶界比例，從而提高其耐腐蝕性能，在生產(chǎn)中實際可行，能夠取得明顯的經(jīng)濟效益。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
提高鐵鎳基Incoloy925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝，鐵鎳基Inc0l0y925合金成分的質(zhì)量百分比為:C^0.03, S1.5 ,Mn^ 1.0,Ni: 42-46,Cr: 19.5-23.5,Cu: 1.5-3.0,Mo: 2.5-3.5，S彡0.03,P^0.03，Al:0.15-0.5，T1:1.9-2.4K0.5，F(xiàn)e余量；其工藝包括以下步驟:a)固溶處理:將上述鐵鎳基Incoloy925合金在1000-1050°C保溫10-15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;b)冷乳變形:進行冷乳變形，變形量為3-10%;c)再結(jié)晶退火:進行再結(jié)晶退火，在1000-1050°C保溫10-15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。
[0006]本發(fā)明應(yīng)用于鐵鎳基InC0l0y925合金成型加工過程中的最后一道工序，通過本工藝可以實現(xiàn)在不改變合金成分的前提下提高材料的耐晶間腐蝕性能，對材料的抗應(yīng)力腐蝕、蠕變、疲勞性能也有改善，材料在處理之前，必須先進行固溶處理，將鐵鎳基Inc0l0y925合金在1000-1050Γ保溫10-15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;進行冷乳變形，變形量為3-10%;冷乳后進行再結(jié)晶退火，在1000-1050°C保溫10-15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。這種小變形量后的再結(jié)晶退火可顯著提高材料中的Σ3η晶界(n=l，2，3)比例，從而提高總體低SCSL晶界的比例，在結(jié)晶退火的保溫時間應(yīng)控制的10-15分鐘范圍內(nèi)，保溫時間過短或過長會使Σ CSL晶界比例明顯降低。
[0007]本發(fā)明能夠獲得低XCSL晶界比例至少為70%(Palumbo_Aust標(biāo)準(zhǔn))的鐵鎳基InColoy925材料，而經(jīng)傳統(tǒng)工藝加工的合金中低Σ CSL晶界比例為55%左右，低Σ CSL晶界比例高的材料與低SCSL晶界比例低的材料相比，具有明顯好的耐腐蝕性能。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
本發(fā)明既不需要長時間的退火，也不需要反復(fù)冷乳變形，工藝簡單，操作容易，能夠有效的提高鐵鎳基Incoloy925合金耐腐蝕性能，具有良好的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0009]圖1為鐵鎳基Incoloy925合金在1020°C固溶12min的組織，其中(a)為晶界特征分布圖，(b)為低Σ CSL晶界比例；
圖 2 為鐵鎳基 Incoloy925合金 1020°C/12min+5.6%+1020°C/12min 的組織，其中(a)為晶界特征分布圖，(b)為低Σ CSL晶界比例。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。以下所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明的范圍進行限定。
[0011 ]實施例1，本實施方式采用的鐵鎳基InC0l0y925合金材料成分的質(zhì)量百分比為:C:
0.014, Si:0.32,Mn^0.62,Ni:44.5, Cr: 22.3, Cu: 2.1,Mo:2.9, S: 0.003,P: 0.01,Al:0.19,11:2.1，恥<0.2，？6余量。合金在1020°(:保溫12分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;經(jīng)過冷乳變形，變形量為5.6%;進行再結(jié)晶退火，在1020°C保溫12分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。經(jīng)電子背散射衍射方法測定，鐵鎳基Incoloy925合金在1020°C固溶12min后基體中的低XCSL晶界比例為55.4%，具體晶界特征分布和低Σ CSL晶界比例分別見附圖1中(a)和(b)。而鐵鎳基Incoloy925合金經(jīng)晶界工程工藝(1020°C/12min+5.6%+1020°C/12min)處理后，基體中的低Σ CSL晶界比例為70.8%，具體晶界特征分布和低Σ CSL晶界比例分別見附圖2中(a)和(b)。低XCSL晶界都按Palumbo-Aust標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計。由圖1和圖2可以看出，經(jīng)過本發(fā)明工藝處理后，合金中的低Σ CSL晶界比例有大幅度的提尚，從而可以顯者改善鐵銀基Incoloy925合金的耐蝕性能。
[0012]實施例2，本實施方式采用的鐵鎳基InColoy925合金材料成分的質(zhì)量百分比為:C:0.014, Si:0.32,Mn^0.62,Ni:44.5, Cr: 22.3, Cu:2.1,Mo:2.9, S: 0.003,P: 0.01,Al:0.19,11:2.1，恥<0.2，？6余量。合金在1020°(:保溫12分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;經(jīng)過冷乳變形，變形量為6.5%;進行再結(jié)晶退火，在1020°C保溫12分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。經(jīng)電子背散射衍射方法測定，采用本發(fā)明工藝處理后樣品的低SCSL晶界比例為71.7%，低ΣCSL晶界都按Palumbo-Aust標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計。
[0013]實施例3，本實施方式采用的鐵鎳基InColoy925合金材料成分的質(zhì)量百分比為:C:
0.014, Si:0.32,Mn^0.62,Ni:44.5, Cr: 22.3, Cu:2.1,Mo:2.9, S: 0.003,P: 0.01,Al:0.19,11:2.1，恥<0.2，？6余量。合金在1020°(:保溫12分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;經(jīng)過冷乳變形，變形量為9.4%;進行再結(jié)晶退火，在1020°C保溫12分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。經(jīng)電子背散射衍射方法測定，采用本發(fā)明工藝處理后樣品的低SCSL晶界比例為71.2%，低ΣCSL晶界都按Palumbo-Aust標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計。
[0014]實施例只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容或依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上方案所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.提高鐵鎳基Incoloy925合金低Σ重位點陣晶界比例的工藝，鐵鎳基Incoloy925合金成分的質(zhì)量百分比為:C^0.03, Si^0.5,Mn^ 1.0,N1:42-46,Cr:19.5-23.5,Cu: 1.5-3.0,Mo: 2.5-3.5，SS0.03,P^0.03，Al:0.15-0.5，T1:1.9-2.4，Nb彡0.5，F(xiàn)e余量；其特征在于:其工藝包括以下步驟:a)固溶處理:將上述鐵鎳基Incoloy925合金在1000-1050 °C保溫10-15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫;b)冷乳變形:進行冷乳變形，變形量為3-10%;c)再結(jié)晶退火:進行再結(jié)晶退火，在1000-1050°C保溫10-15分鐘，然后采用水冷降溫至常溫。
【文檔編號】C22C30/02GK106086582SQ201610413063
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610413063.9, CN 106086582 A, CN 106086582A, CN 201610413063, CN-A-106086582, CN106086582 A, CN106086582A, CN201610413063, CN201610413063.9
【發(fā)明人】李鈞, 李帥, 肖學(xué)山, 徐裕來, 武昭妤, 彭偉, 張華偉, 王雷, 楊智, 洪笑宇
【申請人】上海大學(xué)興化特種不銹鋼研究院