耐晶間腐蝕特性優(yōu)異的Ni合金包層鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及耐晶間腐蝕（intergranularcorrosion)特性優(yōu)異的Ni合金包層鋼 (nickel-basealloy-cladsteelplate)及其制造方法。
【背景技術(shù)】 陽(yáng)00引近年來，由于能源問題，即使在W往難W開采的難開采環(huán)境中也在推進(jìn)能源資源 的開發(fā)。對(duì)于運(yùn)樣的難開采環(huán)境而言，特別是腐蝕環(huán)境嚴(yán)苛，對(duì)耐腐蝕性更優(yōu)異的高合金包 層鋼（CRA(Corrc)SionResistantAlloy)cladsteel)的需求正在增加。而且，對(duì)于難開采 環(huán)境下使用的工業(yè)設(shè)備、結(jié)構(gòu)物而言，希望耐久性、長(zhǎng)壽命化及免維護(hù)化，WAlloy625、825 為代表的Ni合金作為符合上述需求的材料而受到了關(guān)注。
[0003] 另一方面，Ni合金的主要原料Ni及WMo、化為代表的合金元素的價(jià)格時(shí)常高 漲，會(huì)有較大的波動(dòng)。因此，與作為實(shí)屯、材料（solidmetal,是指整個(gè)厚度均為包層材料 (alloy-claddingmetal)的金屬組成的情況）來使用相比，最近，能夠更經(jīng)濟(jì)地利用高合 金鋼的優(yōu)異的防誘性能的包層鋼受到了關(guān)注。 陽(yáng)004] 高合金包層鋼是指WNi合金為包層材料、W普通鋼材（low-alloysteel)為母 材，將兩種性質(zhì)不同的金屬貼合而成的鋼材。包層鋼是將異種金屬進(jìn)行冶金上的接合而成 的，與鍛敷不同，不必?fù)?dān)屯、剝離，而且能夠具有單一金屬及合金不能獲得的新特性。 陽(yáng)0化]對(duì)于包層鋼而言，通過選擇具有與各個(gè)使用環(huán)境的目的相符合的功能的包層材 料，能夠發(fā)揮與實(shí)屯、材料同等的功能。而且，包層鋼的母材能夠使用除耐腐蝕性W外還具有 高初性、高強(qiáng)度運(yùn)樣的適于嚴(yán)苛環(huán)境的碳鋼、低合金鋼。
[0006] 如上所述，與實(shí)屯、材料相比，包層鋼中合金元素的使用量少，而且，能夠確保與實(shí) 屯、材料同等的防誘性能，并且能夠確保與碳鋼、低合金鋼同等的強(qiáng)度、初性，因此具有能夠 兼顧經(jīng)濟(jì)性和功能性的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 如上所述，可W認(rèn)為使用了高合金包層材料的包層鋼是非常有用的功能性鋼材， 近年來在各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)ζ湫枨笕找嬖龈摺?br>[0008] 但是，包層鋼存在作為復(fù)合材料原本所具有問題。對(duì)于W不誘鋼為代表的耐腐蝕 性材料而言，如果發(fā)生金屬間化合物、碳化物、氮化物等的析出，則析出物周圍部分的化濃 度會(huì)降低。通常，運(yùn)些析出物優(yōu)先在結(jié)晶晶界處析出，因此脫化區(qū)域會(huì)沿著晶界連續(xù)地形 成。該現(xiàn)象稱為敏化。敏化明顯的材料如果暴露在腐蝕環(huán)境下，則脫化區(qū)域會(huì)首先腐蝕而 發(fā)生晶粒脫落，因此耐晶間腐蝕特性差。
[0009] 因此，通常對(duì)實(shí)屯、材料在社制后實(shí)施固溶化處理，從而使析出物固溶。但是，在包 層鋼的情況下，如果保持加熱至使析出物烙融的高溫，則存在母材的低合金鋼的晶粒粗大 化、機(jī)械特性顯著變差的問題。
[0010] 在上述背景下，對(duì)不需要固溶化處理的耐腐蝕性優(yōu)異的包層鋼的制造方法進(jìn)行了 研究。
[0011] 專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中公開了一種無固溶化處理、且能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)耐腐蝕性 和母材的強(qiáng)度、低溫初性的制造方法。
[0012] 專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中公開了一種規(guī)定了包層材料的化學(xué)成分，同時(shí)限制社 審IJ、冷卻條件來確保包層材料的耐腐蝕性和母材的初性的方法。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)1 :日本特公平8-25041號(hào)公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)2 :日本特公平8-25040號(hào)公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平5-154672號(hào)公報(bào) 陽(yáng)01引專利文獻(xiàn)4 :日本特開平5-214499號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明要解決的課題
[0020] 不過，盡管析出物是耐腐蝕性變差的原因，但是還沒有從Ni合金包層鋼的耐腐蝕 性的觀點(diǎn)對(duì)包層材料的析出物進(jìn)行規(guī)定的報(bào)道。
[0021] 本發(fā)明的目的在于，通過調(diào)整Ni合金中析出物的析出狀態(tài)，即通過限制作為析出 物存在的化量而調(diào)整碳化物的析出量來實(shí)現(xiàn)耐晶間腐蝕特性的提高，并且調(diào)整作為碳化 物析出位點(diǎn)的包層材料的晶粒的長(zhǎng)徑比使碳化物微細(xì)分散于晶界上，從而實(shí)現(xiàn)耐晶間腐蝕 特性的提高。
[0022] 解決課題的方法
[0023] 包層鋼存在作為復(fù)合材料原本所具有的問題。對(duì)于W不誘鋼為代表的耐腐蝕性材 料而言，如果發(fā)生金屬間化合物、碳化物、氮化物等的析出，則耐腐蝕性變差，因此通常對(duì)實(shí) 屯、材料在社制后實(shí)施固溶化處理，從而使析出物固溶。但是，在包層鋼的情況下，如果保持 加熱至使析出物烙融的高溫，則存在母材的低合金鋼的晶粒粗大化、機(jī)械特性顯著變差的 問題。
[0024] 如上所述，如果保持加熱包層鋼至使析出物固溶的高溫，則存在母材的低合金鋼 的晶粒粗大化、機(jī)械特性顯著變差的問題，發(fā)明人等鑒于上述情況，注意到在Ni合金包層 鋼板的包層材料中，析出物是導(dǎo)致耐腐蝕性變差的原因，對(duì)Ni合金的析出物與耐腐蝕性的 關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在Ni合金包層鋼制造中，很少產(chǎn)生金屬間化合物的析出，并且 查明了耐腐蝕性變差是由于碳化物的析出引起的。而且，明確了析出物中含有的各耐腐蝕 性元素的量與包層材料的耐腐蝕性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)作為析出物存在的化量與耐晶間腐蝕特 性相關(guān)。另外，還從晶界長(zhǎng)度越長(zhǎng)，析出物越是細(xì)微分散而不易發(fā)生敏化，由此明確了包層 材料的晶粒長(zhǎng)徑比與耐晶間腐蝕特性相關(guān)。 陽(yáng)0巧]本發(fā)明的主旨如下。 陽(yáng)0%] [1] -種耐晶間腐蝕特性優(yōu)異的Ni合金包層鋼，其中，由Ni合金構(gòu)成的包層材料 中W碳化物存在的化量W質(zhì)量％計(jì)為0. 03%W下。 陽(yáng)027] [2] -種耐晶間腐蝕特性優(yōu)異的Ni合金包層鋼，其中，由Ni合金構(gòu)成的包層材料 的晶粒的長(zhǎng)徑比為1.5W上。 陽(yáng)02引 閒一種耐晶間腐蝕特性優(yōu)異的Ni合金包層鋼，其中，由Ni合金構(gòu)成的包層材料 中W碳化物存在的化量W質(zhì)量％計(jì)為0.030%W下，且上述包層材料的晶粒的長(zhǎng)徑比為 I. 5W上。
[0029] [4]上述[1]~巧]中任一項(xiàng)所述的耐晶間腐蝕特性優(yōu)異的Ni合金包層鋼，其中， 作為包層材料，W質(zhì)量％計(jì)還含有C:0. 030%W下、Si:0. 02~0. 50%、Mn:0. 02~0. 50%、 P:0. 015%W下、S:0. 015%W下、Cr:20. 0 ~23. 0%、Mo:8. 0 ~10. 0%、化：5. 0%W下、 Al:0.02~0. 40%、Ti:0. 10~0.40%，還含有佩巧a:3. 15~4. 15%，余量由Ni及不可避 免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0030] [引一種母材初性及耐晶間腐蝕特性優(yōu)異的Ni合金包層鋼的制造方法，該方法包 括：使用上述[4]所述的Ni合金包層鋼的原材料，加熱至1050°C W上且1200°C W下后，進(jìn) 行在1000°C W上的壓下比為2 W上、在950°C W下的溫度范圍的控制社制的壓下比為1.5 W上且4 W下、且精社溫度為7〇o°c W上的熱社，然后立即進(jìn)行冷卻速度rc /秒W上、冷卻 停止溫度為500°C W下的加速冷卻，然后進(jìn)行自然冷卻。
[0031] 發(fā)明的效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得具有優(yōu)異的耐晶間腐蝕特性的Ni合金包層鋼。
【具體實(shí)施方式】 陽(yáng)〇3引 1.關(guān)于析出化量
[0034] 析出化量是W析出物存在的化量。一般來說，化作為形成純化被膜的元素而眾 所周知。如果Ni合金基質(zhì)中的化集中于沿著晶界的析出物中，則析出物周圍部分的化濃 度降低，運(yùn)種現(xiàn)象稱為敏化。如果將敏化的材料置于腐蝕環(huán)境下，則該低化區(qū)域優(yōu)先被腐 蝕。W質(zhì)量％計(jì)，如果析出化量超過0.030%，則敏化發(fā)展，發(fā)生晶粒的脫落。因此，使析出 Cr 量為 0.030% W下。 陽(yáng)0對(duì)運(yùn)里，作為在Ni合金中析出的碳化物，有MC、MeC、M23C6(M表示金屬元素）等，作為 金屬間化合物，有Laves相、5相、丫 "相。其中，MC主要是NbC，MC的析出不會(huì)對(duì)耐腐蝕性 帶來較大影響。另外，在Ni合金中，金屬間化合物