【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種金屬材料熱處理方法，特別涉及一種超高強韌鎳基耐蝕合金的熱處理方法。
技術介紹
1、鎳基合金按照強化方式可分為固溶強化型鎳基合金和時效強化型鎳基合金，它具有較為突出的耐高溫、耐局部腐蝕及耐應力腐蝕性能，是航空、航天、化工、油氣等領域大量使用的關鍵材料。
2、熱處理是提高材料性能的主要方法之一。固溶+時效熱處理是時效強化型鎳基合金常用熱處理工藝流程，ni-cr-fe-nb-mo-ti-al系鎳基合金固溶+時效熱處理后抗拉強度可達1400mpa左右、屈服強度可達1200mpa左右。隨著高端裝備的發展，部分極限應用場景(例如結構尺寸受限，無法通過增大受力面積提高受力能力的場景)對材料的強度和屈服強度要求越來越高，需進一步改進材料配方或改進熱處理技術。
3、本專利技術公開一種適用于時效強化型鎳基耐蝕合金的熱處理方法，通過熱處理工藝調控組織，使不同尺寸第二相實現良好的彌散強化效果，疊加細晶強化效果，大幅提高ni-cr-fe-nb-mo-ti-al系鎳基合金屈服強度。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種超高強韌鎳基耐蝕合金的熱處理方法，該合金為鎳基耐蝕合金，其熱處理方法的工藝為：采用鍛造開坯的合金，進行形變熱處理，形變熱處理工藝包括：在850～1180℃溫度范圍內變形，變形量30～85％→控制冷卻，至500℃以下→加熱至700～800℃，保溫6～12h→控制冷卻，至600～660℃，保溫10～20h→冷卻至室溫。本專利技術方法制備的材料，晶粒度
2、本專利技術的技術方案是：
3、超高強韌鎳基耐蝕合金的形變熱處理方法，該合金通過真空感應熔煉→電渣重熔/真空自耗重熔冶煉→鍛造開坯后，進行形變熱處理，具體步驟如下：
4、1)取鍛造開坯后的鎳基耐蝕合金，鍛造或熱軋熱變形，總變形量30～85％，道次變形量不超過15％，鍛/軋前保溫制度1100～1180℃×2～3h，變形時間2～10分鐘，終鍛/軋溫度850～950℃，熱變形后以60～300℃/h速度冷卻至≤500℃，空冷至室溫；
5、2)隨后以100～200℃/h速度升溫至700～800℃，保溫6～12h，爐內冷卻至步驟3)的保溫溫度，冷卻時間≤4h；
6、3)600～660℃保溫10～20h，空冷至室溫，冷卻時間≤12h，得到超高強韌鎳基耐蝕合金，所述合金的晶粒度細于6級，析出大量γ′相和γ″相，形成雙層或三層“漢堡狀”組織，抗拉強度≥1500mpa、屈服強度≥1400mpa、伸長率≥12％、斷面收縮率≥20％。
7、所述合金為ni-cr-fe-nb-mo-ti-al系，各組分重量百分含量為：cr：20.0～22.0％、mo：2.5～6.0％、nb：5.3～7.5％、al：0.5～0.9％、ti：0.9～1.2％、fe：4.0～14.0％，c、si、mn、v、zr、mg、ca、b、n、p、s、pb、sn微量元素及有害元素含量總和不超過1％，ni為余量。
8、步驟1)優選工藝參數為：鍛/軋前保溫制度1110～1130℃×2～3h，變形時間3～5分鐘，終鍛溫度880～930℃，變形時間3～5分鐘，950℃以下道次變形量≦5％。
9、步驟1)所述總變形量為36～50％。
10、步驟1)所述變形完成后以60～150℃/h速度冷卻≤500℃。
11、步驟2)優選工藝參數為：升溫至770～800℃保溫6～7h，爐內冷卻至下一步保溫的溫度，冷卻時間≤2h。
12、步驟3)所述600～620℃保溫15～20h，冷卻時間≤8h。
13、步驟3)所述合金為棒材，其直徑為ф30～200mm。
14、步驟3)所述合金，抗拉強度為1580～1670mpa、屈服強度為1400～1520mpa、伸長率為13～17％、斷面收縮率為25～32％。
15、還可以直接采用鍛造開坯材料進行熱處理。
16、本專利技術方法得到的耐蝕合金棒材，直徑ф30～200mm，晶粒度細于6級，顯微組織為δ相+多種尺寸的γ″和γ′相組成的多相組織，其中γ″和γ′相占比高，由γ′相和γ″相組成的雙層或三層“漢堡狀”組織占比達到50％以上，屈服強度比常規固溶+時效工藝制備的棒材提升20％左右，所述性能：抗拉強度≥1500mpa、屈服強度≥1400mpa、伸長率≥12％、斷面收縮率≥20％，適用于結構尺寸受限，無法增加受力面積，從而對強度要求高的高溫環境、腐蝕環境下使用。
17、本專利技術所述熱處理方法，主要步驟及參數的設計思路和作用如下：
18、本專利技術所述熱處理方法用于nb、ti、al含量較高的鎳基合金，由于nb、ti、al等時效元素含量富裕，可在奧氏體基體中析出大量第二相，通過本專利技術形變熱處理技術，調控顯微組織，使其晶粒細小并析出大量各種尺寸的第二相，產生復合強化效果，從而獲得良好的力學性能。
19、步驟1)熱變形調整組織，細化組織，確保組織均勻，產生殘余應力，在組織中儲能，冷卻過程中析出尺寸較大的δ相+多種尺寸的γ″和γ′相組成的復合型預備組織。
20、步驟2)在復合型預備組織的基礎上，以超細小第二相為形核核心，在熱變形殘余應力和組織儲能的條件下，新析出細小第二相，并使超細小第二相長大至20nm左右，同時削弱殘余應力和組織儲能。
21、步驟3)在第二步的基礎上，進一步析出另一種第二相，形成雙層或三層“漢堡狀”組織，并進一步提高細小第二相比例、削弱殘余應力和組織儲能。
22、通過以上三步，利用殘余應力和組織儲能，以及細小尺寸第二相為形核核心，促進細小第二相彌散析出，最終形成δ相+多種尺寸的γ″和γ′相組成的多相組織，其中γ″和γ′相占比高，雙層或三層“漢堡狀”γ″和γ′相占比達到50％以上，可大幅增加位錯運動的阻礙，從而提高屈服強度。
23、本專利技術所述超高強韌鎳基耐蝕合金熱處理的有益效果：
24、(1)本專利技術所述熱處理方法得到的耐蝕合金棒材，顯微組織均勻性好，晶粒細小(細于6級)，不同尺寸、高密度的第二相對位錯的阻礙作用較強，可以產生良好的強化效果。
25、(2)在不明顯降低伸長率和斷面收縮率的前提下，本專利技術較常規固溶+時效熱處理工藝可提高屈服強度20％左右。
26、(3)本專利技術的方法，在提高強度的同時，還可改變材料形狀和尺寸，且與常規熱處理工藝相比，減少固溶步驟。
27、申請人的實驗表明，采用本專利技術所述熱處理方法得到的高強韌鎳基耐蝕合金的晶粒度6～8級，抗拉強度為1580～1670mpa、屈服強度為1430～1520mpa、伸長率為13～17％、斷面收縮率為25～32％，可以用于對材料力學性能和耐腐本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種超高強韌鎳基耐蝕合金的熱處理方法，其特征在于，該合金通過真空感應熔煉→電渣重熔/真空自耗重熔冶煉→鍛造開坯后，進行熱處理，具體步驟如下：
2.根據權利要求1所述的熱處理方法，其特征在于，所述合金為Ni-Cr-Fe-Nb-Mo-Ti-Al系，各組分重量百分含量為：Cr：20.0～22.0％、Mo：2.5～6.0％、Nb：5.3～7.5％、Al：0.5～0.9％、Ti：0.9～1.2％、Fe：4.0～14.0％，C、Si、Mn、V、Zr、Mg、Ca、B、N、P、S、Pb、Sn微量元素及有害元素含量總和不超過1％，Ni為余量。
3.根據權利要求1所述的熱處理方法，步驟1)鍛/軋前保溫制度1110～1130℃×2～3h，變形時間3～5分鐘，終鍛溫度880～930℃，變形時間3～5分鐘，950℃以下道次變形量≤5％。
4.根據權利要求1所述的熱處理方法，其特征在于：步驟1)所述總變形量為36～50％。
5.根據權利要求1所述的熱處理方法，其特征在于：步驟1)所述變形完成后以60～150℃/h速度冷卻≤500℃。
6.根據權
7.根據權利要求1所述的熱處理方法，其特征在于：步驟3)所述600～620℃保溫15～20h，冷卻時間≤8h。
8.根據權利要求1所述的熱處理方法，其特征在于：步驟3)所述合金為棒材，其直徑為Ф30～200mm。
9.根據權利要求1所述的熱處理方法，其特征在于：步驟3)所述合金，抗拉強度為1580～1670MPa、屈服強度為1400～1520MPa、伸長率為13～17％、斷面收縮率為25～32％。
...【技術特征摘要】
1.一種超高強韌鎳基耐蝕合金的熱處理方法，其特征在于，該合金通過真空感應熔煉→電渣重熔/真空自耗重熔冶煉→鍛造開坯后，進行熱處理，具體步驟如下：
2.根據權利要求1所述的熱處理方法，其特征在于，所述合金為ni-cr-fe-nb-mo-ti-al系，各組分重量百分含量為：cr：20.0～22.0％、mo：2.5～6.0％、nb：5.3～7.5％、al：0.5～0.9％、ti：0.9～1.2％、fe：4.0～14.0％，c、si、mn、v、zr、mg、ca、b、n、p、s、pb、sn微量元素及有害元素含量總和不超過1％，ni為余量。
3.根據權利要求1所述的熱處理方法，步驟1)鍛/軋前保溫制度1110～1130℃×2～3h，變形時間3～5分鐘，終鍛溫度880～930℃，變形時間3～5分鐘，950℃以下道次變形量≤5％。
4.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何曲波，周大地，劉海定，王東哲，趙安中，吳畏，蔣威，譚軍，王藝蓓，郭非，
申請(專利權)人：重慶材料研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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