高温合金625h及其工艺制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高温合金材料制备技术领域，特别是涉及高温合金625H及其工艺制 作方法。
【背景技术】
[0002] UNS N06625合金是镍基变形高温合金，是以钼、铌为主要强化元素的固溶强化 型变形高温合金，具有优良的耐蚀性和抗氧化性。其广泛运用于制造航空发动机零部件、 宇航结构部件、化工设备和核电设备零部件等。为了推进核电产业发展，国家向多种堆型 的研发，我国第四代核电高温气冷堆材料基本选用了 UNS N06625为基础的材料，但是在此 材料基础上提出了更高的要求和指标。为了满足其在750°C，178MPa下高温持久寿命超过 1000小时的技术指标，并能够通过此研发能够达到在750°C，75. 3MPa下高温持久寿命超过 100000小时的技术指标。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的不足，达到上述技术指标，本发明通过特殊化学成分设 计和搭配找到Nb、Ti、Al元素之间比例关系对合金UNS N06625的影响，以达到在超临界 (750°C)环境，不低于178MPa下高温持久寿命超过1000小时。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：高温合金625H，其配方按重量百分比计算，具体含 量成分包括： C 0. 04%~0, 05% Si:彡 0.20% Mn :彡 0. 10% P 0. 015% S 0. 005% Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% AL :0. 30%~0,40% Mo: 9. 50%~10,00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe :彡 0. 50% Cu :彡 0. 05% Co:彡 0.05% Ni:彡 60.00%。
[0005] 进一步地，在包括上述含量的基础上，该高温合金625H在熔炼的后期，还需加入 锆Zr和稀土合金以提升材料的性能。
[0006] 一种制造上述高温合金625H的工艺，采用真空冶炼+电渣双联的冶炼工艺 (VM+ESR)，即真空感应熔炼（VM) +惰性气氛保护电渣重熔（ESR)双联的工艺，并通过对锻 造和热处理热加工工艺要求进行控制和改进；包括如下步骤： A. 真空感应炉冶炼：按上述的成分配料，将其投入真空感应炉冶炼； B. 电渣精炼； C. 锻造：开锻温度1130°C，终锻温度多900°C ; D. 超声检测； E. 热处理：彡1093°C固溶+彡982°C稳定化退火+700°C时效硬化； F. 超声检测； G. 划线取样； Η.性能测试：包括其成分、室温拉伸性能、750°C拉伸性能、金相、750°C高温持久性能 检测； I.车光研磨成品。
[0007] 进一步地，所述B步骤中的精炼温度：1520-1560°C，精炼时间大于45min，出钢温 度为 1540-1580°C。 与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用合适的化学元素 C、Nb、Ti、Al搭配控制其 强化相的数量和种类，增大固溶元素 Mo、Cr、Ni的元素含量，限制Fe、Cu、Co的元素，严格控 制S、Pb、Se、Bi、Hg元素含量，增加 Zr、稀土的微量元素作用；采用真空冶炼+电渣双联的 冶炼工艺（VM+ESR)以提高钢材纯净度和脱气效果；控制热加工(锻造和热处理）的温度来 得到合适的金相组织结构。
[0008] 采用新的配方配置高温合金625H，即：C:彡0·04%~0·05%; Si ： ^ 0. 20% ； Mn ： ^ 0. 10% ； P ： ^ 0. 015% ； S ： ^ 0. 005% ； Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% ； AL : 0. 30%~0, 40% ； Mo: 9. 50%~10, 00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe: 彡（λ 50% ; Cu :彡（λ 05% ; Co :彡（λ 05% ; Ni :彡60. 00%。并在熔炼后期加入锆Zr和稀 土合金以提升材料的性能。使得其相比不同UNS N06625在750°C高温下拥有更高的屈服强 度和高温持久性能。
[0009] 本发明的材料为第四代核电领域的高温气冷堆的各种零部件原材料。目前在制的 第四代核电高温气冷堆项目的蒸发器和堆内构件大量使用UNS N06625材料所制造的蒸汽 管、支撑棒轴、容器用板等。作为清洁能源的核电是我国重点发展和推广项目，第四代高温 气冷堆由于其体积小、功率大、安全系数高作为国家研宄的重点。并且在石油化工、军工等 领域都会用到此牌号的材料，在显著提升力学性能和高温持久性能研发的625H -定更加 有力的促进其广泛性使用。
【具体实施方式】
[0010] 为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用 于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
[0011] 高温合金625H，其配方按重量百分比计算，具体含量成分包括： C 0. 04%~0, 05% Si:彡 0.20% Mn :彡 0. 10% P 0. 015% S 0. 005% Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% AL :0. 30%~0,40% Mo: 9. 50%~10,00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe :彡 0. 50% Cu :彡 0. 05% Co:彡 0.05% Ni:彡 60.00%。
[0012] 该配方在包括上述含量的基础上，还在其高温合金625H在熔炼的后期，还需加入 锆Zr和稀土合金以提升材料的性能。
[0013] 一种制造上述高温合金625H的工艺，采用真空冶炼+电渣双联的冶炼工艺 (VM+ESR)，即真空感应熔炼（VM) +惰性气氛保护电渣重熔（ESR)双联的工艺，并通过对锻 造和热处理热加工工艺要求进行控制和改进；包括如下步骤： A. 真空感应炉冶炼：按上述的成分配料，将其投入真空感应炉冶炼； B. 电渣精炼； C. 锻造：开锻温度1130°C，终锻温度多900°C ; D. 超声检测； E. 热处理：彡1093°C固溶+彡982°C稳定化退火+700°C时效硬化； F. 超声检测； G. 划线取样； H. 性能测试：包括其成分、室温拉伸性能、750°C拉伸性能、金相、750°C高温持久性能 检测； I. 车光研磨成品。
[0014] 在B步骤中，其精炼温度：1520-1560 °C，精炼时间大于45min，出钢温度为 1540-1580°C，具有较好的性能。
[0015] 现就本发明625H所设计成分的原理与作用作进一步说明：首先，对化学成分进行 分析，合金化学成分对比见表1 ;
【主权项】
1. 高温合金625H，其配方按重量百分比计算，具体含量成分包括： C 0. 04%~0, 05% Si:彡0.20% Mn:彡0. 10% P 0. 015% S 0. 005% Cr ：22, 50-23. 00% ； Ti :0. 20%~0, 30% AL :0. 30%~0,40% Mo: 9. 50%~10,00% Nb+Ta:3. 65%~4. 15% Fe:彡0. 50% Cu:彡0. 05% Co:彡0.05% Ni:彡60.00%。
2. 根据权利要求1所述的高温合金625H，其特征在于：在包括上述含量的基础上，该 高温合金625H在熔炼的后期，还需加入锆Zr和稀土合金以提升材料的性能。
3. -种制造权1和权2所述的高温合金625H的工艺，其特征在于：采用真空冶炼+电 渣双联的冶炼工艺（VM+ESR)，其中VM为真空感应熔炼，ESR为惰性气氛保护电渣重熔，并 通过对锻造和热处理热加工工艺要求进行控制和改进；包括如下步骤： 真空感应炉冶炼：按上述的成分配料，将其投入真空感应炉冶炼； 电渣精炼； 锻造：开锻温度1130°C，终锻温度多900°C ; 超声检测； 热处理：彡1093°C固溶+彡982°C稳定化退火+700°C时效硬化； 超声检测； 划线取样； 性能测试：包括其成分、室温拉伸性能、750°C拉伸性能、金相、750°C高温持久性能检 测； 车光研磨成品。
4. 根据权利要求3所述的高温合金625H的制造工艺，其特征在于：所述B步骤中的精 炼温度：1520-1560°C，精炼时间大于45min，出钢温度为1540-1580°C。
【专利摘要】本发明公开了高温合金625H，其配方按重量百分比计算，具体含量成分包括：C：≤0.04%~0.05%Si：≤0.20%Mn：≤0.10%P：≤0.015%S：≤0.005%Cr：22.50~23.00%；Ti :0.20%~0.30%AL:0.30%~0.40%Mo: 9.50%~10.00% Nb+Ta:3.65%~4.15%Fe：≤0.50%Cu：≤0.05%Co：≤0.05%Ni：≥60.00%。通过特殊化学成分设计和搭配找到Nb、Ti、Al元素之间比例关系对合金UNS N06625的影响，以达到在超临界（750℃）环境，不低于178MPa下高温持久寿命超过1000小时。
【IPC分类】C22C19-05
【公开号】CN104878248
【申请号】CN201510107892
【发明人】华大凤
【申请人】江苏新华合金电器有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月12日