專利名稱：一種提高奧氏體型鎳基耐蝕合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高奧氏體型
鎳基耐蝕690合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
690合金是一種奧氏體型鎳基耐蝕合金，目前主要用作壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管材。690合金的晶間腐蝕是蒸汽發(fā)生器最主要的腐蝕形式之一，其耐晶間腐蝕性能直接影響核電站的安全性和可靠性。
由于鎳基合金中元素碳的固溶度很小，即便對(duì)合金進(jìn)行充分固溶處理使得組織中碳基本溶解入基體，但隨著溫度的降低，碳的固溶度下降，過(guò)飽和的碳極易以Cr23Ce的形式析出，進(jìn)而引起晶界附近出現(xiàn)貧絡(luò)區(qū)，顯著降低合金的耐晶間腐蝕性能。為了解決這一問(wèn)題，目前690合金傳統(tǒng)的熱處理工藝為1050。C-110(TC的固溶處理加700'C-75(TC脫敏處理10-15h,目的是通過(guò)過(guò)時(shí)效處理，使得合金組織中Cr23C6充分析出并有足夠長(zhǎng)的時(shí)間完成鉻的擴(kuò)散，填平貧鉻區(qū)從而提高合金耐晶間腐蝕性能。但是顯而易見(jiàn)， 一方面Cr作為一種提高合金耐蝕性能的元素，以Cr23Ce的形式充分析出而造成的Cr消耗是一種浪費(fèi)；另一方面，長(zhǎng)時(shí)間的脫敏處理時(shí)間也降低了工廠的生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本。
腐蝕學(xué)中通常用"再活化率R/來(lái)表示合金晶間腐蝕的嚴(yán)重程度。而"電化學(xué)動(dòng)電位再活化(EPR)法"是一種快速、無(wú)損、定量的電化學(xué)檢驗(yàn)測(cè)試方法，可以測(cè)定再活化率Ra值來(lái)定量評(píng)價(jià)材料晶間腐蝕的判據(jù)而得到普遍應(yīng)用。Ra值越低，表征合金晶間腐蝕傾向越低，耐晶間腐蝕性能越優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單、可縮短熱處理總時(shí)間，并能顯著
提高奧氏體型鎳基耐蝕690合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案和工作原理為
利用690合金的現(xiàn)有合金成分，僅通過(guò)合理的熱處理工藝即可提高Cr元素的利用率，改善合金的耐蝕性能即是本發(fā)明考慮的出發(fā)點(diǎn)。
在690合金組織中，由于元素Ti與C的親和力大于Cr，碳化物析出的類型除了 Cr23Ce外，Ti作為穩(wěn)定化元素還可優(yōu)先與C形成TiC型碳化物。TiC型碳化物屬于高溫析出相，而Cr23C6型碳化物屬于低溫析出相；TiC以細(xì)小彌散狀分布于晶粒內(nèi)部，而Cr23Ce主要集中在晶界析出。在023(:6型碳化物大量溶解而TiC型碳化物析出的溫度范圍內(nèi)保持足夠長(zhǎng)時(shí)間，即穩(wěn)定化處理，使得C與Ti充分結(jié)合，充分發(fā)揮Ti元素在690合金中的作用，有利于碳化物類型由Cr23Cs型向TiC型轉(zhuǎn)化，可降低Cr23C6的析出量，從而提高690合金耐晶間腐蝕性能。
根據(jù)上述目的和工作原理，本發(fā)明具體的技術(shù)方案為
奧氏體型鎳基耐蝕690合金材料的化學(xué)成分重量％為C:0.01-0.03,Cr:28. 00-31.00， Fe :8. 00- 11. 00， Ni :58. 00-63. 00， N《0. 05， Ti《0.50，Al《0.50， S《0.01o
該工藝包括如下具體步驟
a.將690合金材料加熱至105(TC-110(TC并保溫10 min-30min，快冷到
室溫二 -b. 再將上述材料加熱至850。C-90(TC并穩(wěn)定化處理2h，快冷到室溫；
c. 再將其加熱至715。C保溫2h-5h，快冷到室溫。上述快冷方式為氣冷或水冷。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有操作簡(jiǎn)單、可縮短熱處理總時(shí)間，并能顯著提高奧氏體型鎳基耐蝕690合金耐晶間腐蝕性能的優(yōu)點(diǎn)。上述優(yōu)點(diǎn)具體如下不需要改變合金成分，即可以顯著提高690合金的耐晶間腐蝕性能。熱處理工藝過(guò)程基于工廠現(xiàn)有裝備，簡(jiǎn)單易于操作實(shí)現(xiàn)?？煽s短總的熱處理時(shí)間，節(jié)約生產(chǎn)成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為采用本發(fā)明和傳統(tǒng)熱處理工藝后690合金的晶間腐蝕傾向圖。上述附圖中試樣A為傳統(tǒng)工藝熱處理，試樣A(108(TC保溫30min+715°C分別保溫2h、 5h、 10h、 15h);試樣B、試樣C、試樣D為本發(fā)明工藝熱處理，試樣B (1080。C保溫30min+850。C穩(wěn)定化處理2h +715°(:分別保溫2h、 5h)、試樣C (108(TC保溫30min+875。C穩(wěn)定化處理2h +715°(3分別保溫2h、 5h)、試樣D (1080。C保溫30min+900。C穩(wěn)定化處理2h +715°(:分別保溫2h、 5h)。圖2 (a)為傳統(tǒng)工藝即經(jīng)1080。C保溫30min+715。C保溫5h后690合金
的晶間腐蝕形貌圖。
圖2 (b)為本發(fā)明經(jīng)1080。C保溫30min+875。C穩(wěn)定化處理2h +715°。保溫2h后690合金的晶間腐蝕形貌圖。
具體實(shí)施例方式
將690合金(化學(xué)成分質(zhì)量百分比0. 019C， 0. 0083N， 0. 12Ti， 29. 62Cr，9. 88Fe， 59. 78Ni， 0. 002S， 0.函)板材在1080。C保溫30min，氣冷至室溫后將試樣分成四組。將第一組試樣(A)在715'C分別保溫2h、 5h、 10h、15h后水冷至室溫。將第二組試樣(B)在850。C穩(wěn)定化處理2h，水冷至室溫；然后再在715。C分別保溫2h、 5h后水冷至室溫。將第三組試樣(C)在875。C穩(wěn)定化處理2h，水冷至室溫；然后再在715"C保溫2h、 5h后水冷至室溫。將第四組試樣(D)在90(TC穩(wěn)定化處理2h，水冷至室溫；然后再在715"C保溫2h、 5h后水冷至室溫。對(duì)所有試樣進(jìn)行EPR試驗(yàn)，試驗(yàn)溶液成分0. 5MH2S04+0.001MKSCN，除氧條件，試驗(yàn)溫度5(TC。將試樣在自腐蝕電位下浸泡5min后，以100mV/min的掃描速率正向極化到+0.200V SCE，在此電位下保持2min待試樣鈍化后，以同樣的速率逆向掃描到活化區(qū)，最終得到試樣的再活化率Ra值。上述試樣(A)為傳統(tǒng)工藝處理，試樣(B)、 (C)、 (D)為本發(fā)明工藝處理。
從圖l可以看出對(duì)690合金進(jìn)行傳統(tǒng)工藝處理(A)， 715。C保溫2h后，Ra=27.75%;保溫5h后，Ra=21.45%;保溫10h后，Ra=13.79%;保溫時(shí)間延長(zhǎng)到15h后，巳仍達(dá)5.85%。
而進(jìn)行本工藝處理時(shí)在85(TC穩(wěn)定化2h后再在715t保溫2h時(shí)，Ra降低為0.02%;保溫5h后，Ra約為0.02X (B)。在875'C穩(wěn)定化2h后再在715。C保溫2h時(shí)，&約等于0%;保溫5h后，Ra約等于OX (C)。在900°C穩(wěn)定化2h后再在715t:保溫2h時(shí)，Ra降低到0.39X，保溫5h后，Ra約等于0% (D)。相比于傳統(tǒng)工藝，690合金晶間腐蝕傾向明顯降低。
從圖2中也可以看到，在EPR試驗(yàn)后，采用傳統(tǒng)工藝處理的合金試樣(A)組織中出現(xiàn)網(wǎng)狀貧鉻區(qū)，晶間腐蝕嚴(yán)重(圖2 (a))。而采用本工藝處理的合金試樣(C)沒(méi)有發(fā)生晶間腐蝕，材料耐晶間腐蝕性能顯著提高(圖2 (b))。
權(quán)利要求
1、一種提高奧氏體型鎳基耐蝕合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝，該耐蝕690合金的化學(xué)成分重量％為C0.01-0.03，Cr28.00-31.00，F(xiàn)e8.00-11.00，Ni58.00-63.00，N≤0.05，Ti≤0.50，Al≤0.50，S≤0.01，其特征在于該工藝包括如下具體步驟a.將690合金材料加熱至1050℃-1100℃并保溫10min-30min，快冷到室溫；b.再將上述材料加熱至850℃-900℃并穩(wěn)定化處理2h，快冷到室溫；c.再將其加熱至715℃并保溫2h-5h，快冷到室溫。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高奧氏體型鎳基耐蝕合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝，其特征在于上述快冷方式為氣冷或水冷。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高奧氏體型鎳基耐蝕合金耐晶間腐蝕性能的熱處理工藝。該耐蝕690合金的主要化學(xué)成分重量％為C0.01-0.03，Cr28.00-31.00，F(xiàn)e8.00-11.00，Ni58.00-63.00，N≤0.05，Ti≤0.50，Al≤0.50，S≤0.01。該工藝包括如下具體步驟首先將690合金材料加熱至1050℃-1100℃并保溫10min-30min，快冷到室溫；再將上述材料加熱至850℃-900℃并穩(wěn)定化處理2h后，快冷到室溫；再將其加熱至715℃并保溫2h-5h，快冷到室溫。上述快冷方式為氣冷或水冷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有操作簡(jiǎn)單、可熱處理總時(shí)間縮短，并能顯著提高690合金耐晶間腐蝕性能的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22F1/10GK101525733SQ20091007709
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者涵 豐, 宋志剛, 鄭文杰 申請(qǐng)人:中國(guó)鋼研科技集團(tuán)公司;中聯(lián)先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)有限責(zé)任公司