專利名稱：Ni-Fe-Cr-Mo合金的制作方法
N1-Fe-Cr-Mo 合金本發(fā)明涉及一種N1-Fe-Cr-Mo合金，尤其是根據(jù)EN-材料號(hào)1.4562的改性的合金以及其用途。材料號(hào)1.4562的合金平均具有以下化學(xué)組成(標(biāo)準(zhǔn)值，以質(zhì)量％計(jì))附31%、Mnl.7%、Cr27%、Μο6.5%、Cul.3%、N0.2%。DE32 23 457Α1涉及一種合金，尤其是用于制造具有升高的抗應(yīng)力開裂的抵抗力的深井的可高負(fù)荷的保護(hù)性外套等的合金，所述合金由C彡0.1%、Μη3 - 20%,S ( 0.005%、Al ( 0.5%、Cr22.5 — 35%、WO — 8%、Si ( 1%、P 彡 0.03%、NO — 0.3%、Ν 25 — 60%、MoO —4%, CuO - 2%, SEO - 0.l%、MgO — 0.1%, CaO 一 0.1%, CoO 一 2%、Y0 — 0.2%, TiO 一 0.5% 組
成，其中Cr (%) +1OMo (%) +5W (%)彡 50%1/2Μη (%) +Ni (%)彡 35 (%)1.5% ( Mo (%) +1/2W (%) <4。從US5，841，046獲悉一種高強(qiáng)度耐腐蝕的奧氏體的不銹鋼，其具有點(diǎn)蝕指數(shù)PREN>55。提出了以下組成(以質(zhì)量％計(jì))的合金:最大0.08%的C、0.5 — 12.5%Mn、20 —29%Cr、17 — 35%Ni，3 — 10%Mo、> 0.7%N、最多至 1.0%S1、最多至 0.02%B、最多至 0.02%Mg、最多至0.05%Ce、余量為鐵。當(dāng)鉻含量介于24和28%之間時(shí)，鎳含量指定為介于21和23%之間，其中點(diǎn)蝕指數(shù)PREN在49和65之間波動(dòng)。在這種現(xiàn)有技術(shù)的情況下重要的是極其高的氮含量。US4, 824 ，638中描述了一種以下化學(xué)組成(以質(zhì)量％計(jì))的耐腐蝕合金:20.5 一 32%的鎳、23.5 — 27.5%的鉻、4 — 6.7%的鑰、0.7 — 3.6%的銅、最多至0.09%的碳、最多至1.5%
的硅、最多至5%的鈷、最多至0.45%的氮、最多至1%的鈦、最多至0.8%的鈮、最多至0.3%的稀土元素(Ce、La、混合金屬)、最多至2%的錳、最多至1.6%的鉭，余量為鐵，其中鎳含量和鈷含量之和處于25.5和32%之間，且鉻含量超過2 — 6.2%。由EPO 292 061A1已知的合金具有(以質(zhì)量％計(jì))30 — 32的N1、26 — 28的Cr、0.5 - 1.5%的Cu、最大2%的Mn、最大1%的S1、最大0.2%的Al、最大0.02%的C，余量為Fe，包括不可避免的摻雜物質(zhì)，此外還含有6 - 7%的Mo和0.1 — 0.25%的N。根據(jù)EPO 292 061A1開發(fā)了一種合金，以能夠提供適合用于制造零件的原料，所述零件在具有高氯離子濃度的中性或酸性的水性介質(zhì)中必須具有良好的耐腐蝕性，尤其是對(duì)于點(diǎn)蝕和/或縫隙腐蝕的耐腐蝕性。它還應(yīng)當(dāng)可以用于制造零件，所述零件在氯離子濃度最多至IOOOppm的工業(yè)磷酸中，于100°C必須具有小于0.20mm/a的腐蝕率。它同樣應(yīng)當(dāng)適合用于制造零件，所述零件在具有20，OOOppm的數(shù)量級(jí)的氯離子濃度的水性中性介質(zhì)中，在75°C必須具有至少1000mVH和90°C必須具有至少800mVH的點(diǎn)蝕電位。此外，它還應(yīng)當(dāng)適合作為原料用于制造零件，所述零件在氯離子濃度為50，OOOppm和更高的酸性介質(zhì)中，例如在FeCl3溶液中必須具有至少80°C的臨界點(diǎn)蝕溫度和至少50°C的臨界縫隙腐蝕溫度。因此，這種到目前為止所使用的合金完全滿足了實(shí)踐中對(duì)其所提出的期望。然而，已證實(shí)這種合金的缺點(diǎn)在于，用于熔解易碎的σ相非常高的固溶退火溫度，所述溫度根據(jù)VdTijV-.材料數(shù)據(jù)表509/1 (2009年12月版)必須處于1150至1180°C，附加條件是借助在水中淬火或借助于壓縮空氣(取決于壁的厚度)如此接著快速冷卻，使得迅速達(dá)到直至650°C的溫度范圍。為了確保σ相完全熔解，在厚壁的零件的情況下還必須在企業(yè)的實(shí)踐中至少使用1180°C的較高溫度。目前存在這樣的情形，其中這些固溶退火處理必須整合到生產(chǎn)過程中，例如在夾層包中的大的平板塑形熱鍍覆時(shí)或在厚壁容器底部熱壓時(shí)。在此經(jīng)證實(shí)的是，前述固溶退火條件和冷卻條件在此由于不能得到滿足，因此由于σ相的析出而達(dá)不到對(duì)于這樣的合金所預(yù)期的高點(diǎn)蝕溫度和縫隙腐蝕溫度。對(duì)于具有24 - 26%鉻和7 — 8%鑰的類似含量的合金(UNS32654/654SM0)而言，在文獻(xiàn)(Rechsteiner ETH Ziirich,出版號(hào):10647)中發(fā)現(xiàn)對(duì)于Sigma Solvus溫度對(duì)合金組成依賴性的以下經(jīng)驗(yàn)公式:T sigma-solvus=24.6Cr+6.7Mn+50.9Mo+92.2Si — 9.2Ni — 17.9Cu — 230.4C —238.4N+447 (元素?cái)?shù)據(jù):質(zhì)量百分比)因此，元素鉻、鑰、娃和猛提高Sigma-Solvus溫度；元素鎳、銅且尤其是氮對(duì)Sigma-Solvus溫度起降低的作用。本發(fā)明的目的在于提供一種合金，其滿足先前描述的工業(yè)上的要求，而不喪失到目前為止的合金的優(yōu)點(diǎn)。此目的通過一 種合金得以解決，所述合金具有(以質(zhì)量％計(jì)):Ni 33 — 35%,Cr 26 — 28%，Mo 6 — 7%，Cu 0.5 - 1.5%,Mn 1.0 — 4%,Si 最聞 0.1%，Al 0.01 - 0.3%,C 最高 0.01%，N 0.1 - 0.25%,B 0.001 - 0.004%,SE >0 — 1%，F(xiàn)e 余量，包括不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的合金的有利的進(jìn)一步改進(jìn)由從屬權(quán)利要求獲知。令人驚訝地證實(shí)，如果將這樣的合金的鎳含量增高至33.0 - 35.0質(zhì)量％，能夠顯著降低開始提到的1150 - 1180°C或更高的高的固溶退火溫度范圍。在將34質(zhì)量％的平均鎳含量與之前的31質(zhì)量％相比較的情況下，將固溶退火溫度范圍降低至少30°C至至少1120 — 1150°C。此外發(fā)現(xiàn)，升高錳含量由于氮溶解度的增加有利地影響冶金穩(wěn)定性。不僅錳而且氮本身起奧氏體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑的作用。此外，錳結(jié)合損害材料的可熱加性的硫。通常，制造具有平均約1.7質(zhì)量％的錳含量的材料1.4562?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)，增加錳含量至1.8 — 2.6質(zhì)量％與氮的加合金元素化結(jié)合，固溶退火處理由于額外的奧氏體穩(wěn)定化簡化，這可以經(jīng)由還稍微進(jìn)一步降低所需的溫度和縮短所需的時(shí)間。然而，過高的錳含量損害耐腐蝕性，這例如在“Grilner Tod”測試溶液中測量時(shí)得到證明。
因此，提高錳含量是不明顯的。事實(shí)上，在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室熔融中對(duì)于錳而言通過金相的研究可以發(fā)現(xiàn)對(duì)Sigma-Solvus溫度提高的效果，然而，這種明顯的缺點(diǎn)通過改進(jìn)在合金基質(zhì)中氮的溶解度來抵消。根據(jù)Rechsteiner ETH Ziirich,這樣的氮降低了Tsigma-solvus且根據(jù)如下的PREN公式,可用于增高在含氯介質(zhì)中抗點(diǎn)蝕的耐腐蝕性。PREN:Cr+3.3Mo+30N通過所定義的根據(jù)本發(fā)明的錳的添加提高氮溶解度，導(dǎo)致更少地將氮以金屬氮化物結(jié)合在鉻上。由此提高鉻的有效量Crwa，其提供增加的耐腐蝕性。Cr 有效=Cr-1OCr (C+N)由鉻、鑰和氮的加權(quán)平均含量得到的點(diǎn)蝕指數(shù)PREN (=質(zhì)量％Cr+3.3質(zhì)量％Mo+30質(zhì)量％N)對(duì)于新的合金(例如對(duì)于合金1.4562)應(yīng)當(dāng)為平均超過50的值。由其所制造的零件應(yīng)當(dāng)在根據(jù)ASTM G28，Practice A的條件下耐晶間腐蝕，且在固溶退火狀態(tài)下具有小于0.5mm/a的腐蝕率。最后，它還應(yīng)當(dāng)適合用于制造零件，所述零件必須在侵蝕性酸氣測試試驗(yàn)的條件下沒有應(yīng)力開裂腐蝕和點(diǎn)蝕。經(jīng)改性合金的其它根據(jù)本發(fā)明的特征在于使用稀土(SE)，優(yōu)選鈰混合金屬。如果將其在給定的范圍內(nèi)添加，除了錳由于另外結(jié)合硫的作用以外，其有助于良好的可加工性，尤其是在熱成型時(shí)。SE，尤其是鈰混合金屬的含量為介于0.001和0.1%之間。優(yōu)選的范圍給定為約0.06%。鈰混合 金屬除了鈰以外，還包括鑭、釹、鐠、釤、鋱和釔，以及痕量的其它稀土金屬。為了改善可加工性(尤其是在熱成形時(shí))，建議從一種可多用途的鎳-鐵-鉻-鑰合金(EN-材料號(hào)1.4562)出發(fā)來優(yōu)化鎳含量和錳含量。以這種方式可以顯著降低σ相的固溶退火溫度，而不降低合金對(duì)工業(yè)磷酸和其它工業(yè)酸以及對(duì)點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的耐腐蝕性。以下列出的是根據(jù)本發(fā)明的合金的優(yōu)選應(yīng)用情形:-作為用于制造零件的原料，所述零件在具有高氯離子濃度的水性的中性或酸性介質(zhì)中必須具有良好的耐腐蝕性，尤其是對(duì)于點(diǎn)蝕和/或縫隙腐蝕的耐腐蝕性；-作為用于制造零件的原料,所述零件在氯離子濃度最多至IOOOppm的工業(yè)磷酸中，于100°C必須具有小于0.20mm/a的腐蝕率；-作為用于制造零件的原料，所述零件在具有45，OOOppm的數(shù)量級(jí)的氯離子濃度的水性的中性介質(zhì)中，在75°C必須具有至少1000mVH和在90°C必須具有至少800mVH的點(diǎn)蝕電位；-作為用于制造零件的原料，所述零件在氯離子濃度為50，OOOppm和更高的酸性介質(zhì)中，例如在FeCl3溶液中必須具有至少80°C的臨界點(diǎn)蝕溫度和至少50°C的臨界縫隙腐蝕溫度；-作為用于制造零件的原料，所述零件在根據(jù)ASTMG28，Practice A的條件下顯示持久對(duì)抗晶間腐蝕和在固溶退火狀態(tài)具有小于0.5mm/a的腐蝕率；-作為用于制造零件的原料，所述零件在酸氣測試試驗(yàn)的條件下沒有應(yīng)力開裂腐蝕和點(diǎn)蝕。根據(jù)本發(fā)明的合金可以優(yōu)選用于生產(chǎn)帶材、板材、棒材和鍛件、管材和線材，以及作為焊絲使用。根據(jù)材料號(hào)1.4562的合金由于高的固溶退火溫度，至今難于制備的軋制或爆炸鍍覆的零件，現(xiàn)在可以由于降低的固溶退火溫度更容易地制備。表I中公開了根據(jù)本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)室中熔融的合金(LB2151)、工業(yè)化的熔體(Nicrofer3426hMo)以及屬于現(xiàn)有技術(shù)的合金(LB2149)的實(shí)施例，尤其是其化學(xué)組成和測試結(jié)果。表I
權(quán)利要求
1.合金，其具有(以質(zhì)量％計(jì)) Ni 33 - 35%， Cr 26 - 28%， Mo 6 — 7%，Cu 0.5 - 1.5%， Mn 1.0 — 4%， Si 最大 0.1%，Al 0.01 - 0.3%, C 最大 0.01%,N 0.1 - 0.25%,B 0.001 - 0.004%, SE >0 - 1%, Fe 余量，包括不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其特征在于，Ni含量(以質(zhì)量％計(jì))為33.5 — 34.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的合金，其特征在于，Mn含量(以質(zhì)量％計(jì))為1.5 — 3.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的合金，其特征在于，Mn含量(以質(zhì)量％計(jì))為1.5 — 3.0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的合金,其特征在于,Mn含量(以質(zhì)量％計(jì))為1.5 — 2.6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的合金，其特征在于，Mn含量(以質(zhì)量％計(jì))為1.5 — 2.0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的合金，其特征在于，氮含量(以質(zhì)量％計(jì))為0.14-0.22%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的合金，其特征在于，SE由鈰混合金屬以0.001 — 0.1%的含量形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的合金，其特征在于，SE的總和為最大0.06%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的合金，其特征在于，點(diǎn)蝕指數(shù)PREN(=質(zhì)量％Cr+3.3質(zhì)量％Mo+30質(zhì)量％N)為彡50，尤其是彡54。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為用于制造零件的原料的用途，所述零件在具有高氯離子濃度的水性的中性或酸性介質(zhì)中具有良好的耐腐蝕性，尤其是對(duì)于點(diǎn)蝕和/或縫隙腐蝕的耐腐蝕性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為用于制造零件的原料的用途，所述零件在氯離子濃度最多至IOOOppm的工業(yè)磷酸中，于100°C具有小于0.20mm/a的腐蝕率。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為用于制造零件的原料的用途，所述零件在具有> 20，OOOppm，尤其是> 40，OOOppm的數(shù)量級(jí)的氯離子濃度的水性的中性介質(zhì)中，在75°C具有至少1000mVH和在90°C具有至少800mVH的點(diǎn)蝕電位。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為用于制造零件的原料的用途，所述零件在氯離子濃度為50，OOOppm和更高的酸性介質(zhì)中，例如在FeCl3溶液中具有至少80°C的臨界點(diǎn)蝕溫度和至少50°C的臨界縫隙腐蝕溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為用于制造零件的原料的用途，所述零件在根據(jù)ASTM G28，Practice A的條件下顯示持久對(duì)抗晶間腐蝕和具有小于0.5mm/a的腐蝕率。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為用于制造零件的原料的用途，所述零件在酸氣測試試驗(yàn)的條件下沒有應(yīng)力開裂腐蝕和點(diǎn)蝕。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金用于帶材、板材和管材的用途。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為棒材、鍛件和線材，以及作為焊絲的用途。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的合金作為包覆材料的用途，所述包覆材料經(jīng)受鍍覆工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的合金的用 途，其中所述包覆材料經(jīng)受軋制工序或爆炸鍍覆工序。
全文摘要
合金，其具有(以質(zhì)量%計(jì))Ni33－35%、Cr26－28%、Mo6－7%、Cu0.5－1.5%、Mn1.0－4%、Si最大0.1%、Al0.01－0.3%、C最大0.01%、N0.1－0.25%、B0.001－0.004%、SE>0－1%、Fe余量，包括不可避免的雜質(zhì)。
文檔編號(hào)C22C38/08GK103249518SQ201180052098
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者H·奧爾維斯, R·貝倫斯 申請(qǐng)人:奧托昆普德國聯(lián)合金屬制造有限公司