專利名稱：Ni基合金，Ni基合金的制備方法及鍛模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有極好的強(qiáng)度、硬度和韌性的Ni基合金，Ni基合金的制備方法及Ni基合金鍛模。
例如，用熱鍛法生產(chǎn)齒輪1。首先將由SCR420H、SCM420H、HNCM等(根據(jù)JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)))制成的環(huán)狀工件(沒有圖示)加熱到約1100-1200℃。然后將環(huán)狀工件置于模具中。然后用沖壓機(jī)等擠壓該工件，使該工件塑性變形，以具有對應(yīng)于齒輪1的形狀。在此過程中，用模具上形成輪齒的部分在環(huán)狀工件的側(cè)周壁上形成外齒4。在熱鍛時(shí)，工件由于再結(jié)晶而軟化。因此，不會造成加工硬化。工件的延展性因此而得以提高，所以這種工件易于加工。
包括高速工具鋼和馬氏體時(shí)效型不銹鋼的用于熱加工的模具鋼廣泛用作熱鍛模具的原材料，這是因?yàn)橛糜跓峒庸さ哪＞咪摫阋饲乙子谛纬筛鞣N形狀。
當(dāng)用上述熱鍛法生產(chǎn)齒輪1時(shí)，模具的溫度上升，因?yàn)閺沫h(huán)狀工件向模具傳熱。模具溫度約為725℃，瞬間就能達(dá)到約1100℃。
因此，當(dāng)熱鍛法重復(fù)進(jìn)行約3000次時(shí)，模具將磨損并碎裂。如果使用這樣的模具，將形成尺寸偏離預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的不合格齒輪。因此，應(yīng)當(dāng)使鍛造機(jī)停止工作，然后用新模具替換舊模具。
在該過程中，由于鍛造作業(yè)的中斷而使得齒輪1的生產(chǎn)效率下降。另外，因?yàn)榻?jīng)常替換模具而使得熱鍛設(shè)備費(fèi)用昂貴。
因?yàn)槠胀徨懩＞叩氖褂脡勖蹋噪y以提高鍛造產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。因此，其加工成本很高。
本發(fā)明提供的Ni基合金含有下述元素50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，總量為4.75-5.5wt％的Ta和Nb，條件是Ta不超過0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作為殘余物的Fe及不可避免的雜質(zhì)。
在用電子束透射厚度已標(biāo)準(zhǔn)化為10nm的透射電子顯微鏡進(jìn)行二維觀察時(shí)，該Ni基合金中包括每μm2不少于700個(gè)的第一種沉淀物，第一種沉淀物的長直徑都不小于0.5nm；和在第一種沉淀物中包括平均直徑為25nm-1μm的第二種沉淀物，平均直徑定義為(長直徑+短直徑)/2。
該Ni基合金的組成與Inconel 718(注冊商標(biāo))的主要組分的組成相等。應(yīng)當(dāng)注意的是，在組成與Inconel 718相同的商購Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中沒有上述大沉淀物。
在該Ni基合金中，金屬顯微結(jié)構(gòu)中含有沉淀物和大沉淀物，當(dāng)Ni基合金中產(chǎn)生熱應(yīng)力時(shí)，或?qū)C(jī)械應(yīng)力施加于Ni基合金時(shí)，沉淀物和大沉淀物的存在顯著抑制了熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力的傳遞。因此，本發(fā)明的Ni基合金具有極好的強(qiáng)度、硬度和韌性。換句話說，本發(fā)明的Ni基合金是沉淀硬化合金。
本發(fā)明的Ni基合金還可以含有下述元素不超過0.08wt％的Co，不超過0.01wt％的B，不超過0.08wt％的Cu，不超過0.08wt％的C，不超過0.35wt％的Si，不超過0.35wt％的Mn，不超過0.015wt％的P，和不超過0.015wt％的S。
在金屬顯微結(jié)構(gòu)中優(yōu)選每μm2有10個(gè)或更多個(gè)大沉淀物。如果每μm2有少于10個(gè)的大沉淀物，則大沉淀物不易抑制應(yīng)力傳遞。因此，Ni基合金的各種性能不能令人滿意。
沉淀物和大沉淀物的組成主要是Ni3Nb，即γ”相。γ”相能夠改進(jìn)等同于Inconel 718的Ni基合金的各種性能。沉淀物或大沉淀物中可以包括Ni3(Al，Ti)，即γ’相。
在金屬顯微結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)金屬的晶粒尺寸優(yōu)選不小于ASTM(美國實(shí)驗(yàn)材料學(xué)會)中規(guī)定的8級。
在ASTM中，晶粒尺寸的級別越大，晶粒的平均橫截面積越小。在本發(fā)明的Ni基合金中，金屬顯微結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)金屬的晶粒平均橫截面積優(yōu)選很小。在這種條件下，應(yīng)力更難以通過金屬顯微結(jié)構(gòu)傳遞。因此，各種性能能夠得到進(jìn)一步的改進(jìn)。具體來說，在許多情況下，Ni基合金中洛氏C標(biāo)度硬度都大于40。
本發(fā)明的另一方面是提供一種Ni基合金的制備方法，其中，在用電子束透射厚度已標(biāo)準(zhǔn)化為10nm的透射電子顯微鏡進(jìn)行二維觀察時(shí)，Ni基合金中包括每μm2不少于700個(gè)的第一種沉淀物，第一種沉淀物的長直徑都不小于0.5nm，而且，其中，在第一種沉淀物中包括平均直徑為25nm-1μm的第二種沉淀物，平均直徑定義為(長直徑+短直徑)/2，Ni基合金的制備方法包括對含有下述元素的未熱處理的Ni基合金進(jìn)行固溶處理50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，總量為4.75-5.5wt％的Ta和Nb，條件是Ta不超過0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作為殘余物的Fe及不可避免的雜質(zhì)；固溶處理后在第一溫度下進(jìn)行一次時(shí)效處理；和在比第一溫度高的第二溫度下進(jìn)行二次時(shí)效處理。
在該制備方法中，用組成與Inconel 718(注冊商標(biāo))的主要組分的組成相同的未熱處理的Ni基合金作為原材料。固溶處理后，在低溫下進(jìn)行一次時(shí)效處理，在高溫下進(jìn)行二次時(shí)效處理。通常對組成與Inconel 718相同的未熱處理的Ni基合金固溶處理后的時(shí)效處理是在高溫下進(jìn)行一次時(shí)效處理，在低溫下進(jìn)行二次時(shí)效處理。但是，在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，在低溫下進(jìn)行一次時(shí)效處理，在高溫下進(jìn)行二次時(shí)效處理。
當(dāng)以上述順序進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)，可以得到在金屬顯微結(jié)構(gòu)中每μm2有700或更多個(gè)長直徑不小于0.5nm的沉淀物的Ni基合金，其中的一些沉淀物是平均直徑為25nm-1μm的大沉淀物。在組成與Inconel 718相同的商購Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中沒有上述大沉淀物。
未熱處理的Ni基合金還可以含有下述元素不超過0.08wt％的Co，不超過0.01wt％的B，不超過0.08wt％的Cu，不超過0.08wt％的C，不超過0.35wt％的Si，不超過0.35wt％的Mn，不超過0.015wt％的P，和不超過0.015wt％的S。
為了在金屬顯微結(jié)構(gòu)中得到不少于10個(gè)/μm2的大沉淀物，優(yōu)選在610-660℃下進(jìn)行一次時(shí)效處理，在710-760℃下進(jìn)行二次時(shí)效處理。
當(dāng)分別在上述溫度范圍內(nèi)進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)，沉淀物和大沉淀物的組成主要是Ni3Nb，即γ”相。γ”相能夠改進(jìn)等同于Inconel 718的Ni基合金的各種性能。當(dāng)然，沉淀物或大沉淀物中可以包括Ni3(Al，Ti)，即γ’相。
為了沉淀出具有使Ni基合金獲得所要求各種性能所需的平均直徑和密度的沉淀物和大沉淀物，一次時(shí)效處理和二次時(shí)效處理中的保溫時(shí)間優(yōu)選都是5-10小時(shí)。
在未熱處理的Ni基合金中基礎(chǔ)金屬的晶粒尺寸優(yōu)選不小于ASTM中規(guī)定的8級。
本發(fā)明的另一方面是提供一種由Ni基合金制成的鍛模，該Ni基合金含有下述元素50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，4.75-5.5wt％的Ta和Nb，條件是Ta不超過0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作為殘余物的Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中，在用電子束透射厚度已標(biāo)準(zhǔn)化為10nm的透射電子顯微鏡進(jìn)行二維觀察時(shí)，Ni基合金中包括每μm2不少于700個(gè)的第一種沉淀物，第一種沉淀物的長直徑都不小于0.5nm，在第一種沉淀物中包括平均直徑為25nm-1μm的第二種沉淀物，平均直徑定義為(長直徑+短直徑)/2。
本發(fā)明的鍛模由上述Ni基合金制成。換句話說，這種鍛模具有極好的強(qiáng)度、硬度和韌性。因此，即使重復(fù)進(jìn)行鍛造，這種模具也幾乎不會磨損和碎裂。所以將大大減少替換模具的頻率。模具需要的成本因此而降低。所以能夠降低進(jìn)行鍛造的設(shè)備成本。另外，中斷鍛造作業(yè)的次數(shù)也減少。因此，鍛造產(chǎn)品的生產(chǎn)效率也能夠提高。
本發(fā)明鍛模的Ni基合金還可以含有下述元素不超過0.08wt％的Co，不超過0.01wt％的B，不超過0.08wt％的Cu，不超過0.08wt％的C，不超過0.35wt％的Si，不超過0.35wt％的Mn，不超過0.015wt％的P，和不超過0.015wt％的S。
如上所述，考慮到要可靠地抑制應(yīng)力傳遞，優(yōu)選每μm2中有10個(gè)或更多個(gè)大沉淀物。
模具具有各種優(yōu)異性能的原因是沉淀物和大沉淀物中含有γ”相，當(dāng)然可以含有γ’相。
在鍛模的Ni基合金中，金屬顯微結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)金屬的晶粒尺寸優(yōu)選不小于ASTM中規(guī)定的8級。在這種條件下，鍛模的各種性能更為優(yōu)異。例如，鍛模的洛氏C標(biāo)度硬度大于40。
這種模具可用于熱鍛。在這種情況下，因?yàn)镹i基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中沉淀出新的沉淀物，所以模具能夠保持各種良好性能。因此，鍛模的使用壽命得以延長。
通過閱讀下述說明書并參照附圖，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為明顯，所述附圖中，用說明性實(shí)施例示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。


圖1是鍛模10的垂直橫截面的示意性透視圖；圖2是圖1所示鍛模10的平面圖。基本上是圓柱形的鍛模10是用于形成圖5所示齒輪1的模具。鍛模10優(yōu)選用于熱鍛。
如圖1和2所示，鍛模10有一個(gè)大直徑通孔12和一個(gè)與大直徑通孔12相比為小直徑的通孔14，大直徑通孔12在鍛模10的下端面開孔，大直徑通孔12與小直徑通孔14垂直相通，在鍛模10的上端面上形成用于連接鍛模10和鍛造機(jī)(圖中未示出)的圓柱形凹槽16。
特別之處是，在小通孔14的內(nèi)周壁的下端有多個(gè)彼此以相同間距隔開的形成輪齒的溝槽18。形成齒輪1的外齒4時(shí)(參見圖5)，環(huán)狀工件材料流入形成輪齒的溝槽18(參見圖1和2)。
鍛模10是用組成等同于Inconel 718的Ni基合金制成的，該Ni基合金含有下述元素50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，4.75-5.5wt％的Ta和Nb，條件是Ta不超過0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，不超過0.08wt％的Co，不超過0.01wt％的B，不超過0.08wt％的Cu，不超過0.08wt％的C，不超過0.35wt％的Si，不超過0.35wt％的Mn，不超過0.015wt％的P，和不超過0.015wt％的S，和作為殘余物的Fe及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)電子顯微鏡等的觀察結(jié)果，Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中存在分散在基礎(chǔ)金屬中的沉淀物。
特別之處是，基礎(chǔ)金屬的晶粒尺寸是ASTM中規(guī)定的8級。換句話說，晶粒的平均橫截面積約為0.00049mm2。
另一方面，至于本發(fā)明實(shí)施方案中的沉淀物，在金屬顯微結(jié)構(gòu)中每μm2(平方微米)約有1100個(gè)長直徑不小于0.5nm的沉淀物。該值略低于等同于Inconel718的商購Ni基合金，在商購Ni基合金中，每μm2約有2100個(gè)沉淀物。
用透射電子顯微鏡的觀察結(jié)果決定沉淀物的比例。當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察Ni基合金樣品時(shí)，用二維平面視場中出現(xiàn)的金屬顯微結(jié)構(gòu)中的沉淀物密度計(jì)算該比例。
沉淀物的密度隨樣品厚度變化。原因在于在樣品的厚度方向(電子束的透射方向)上處于相互不同的高度的所有沉淀物都會出現(xiàn)在視場中。例如，當(dāng)樣品厚度加倍時(shí)，沉淀物的密度也加倍。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，通過將樣品厚度(電子束透射厚度)標(biāo)準(zhǔn)化為10nm來計(jì)算密度。例如，當(dāng)樣品厚度是15nm時(shí)，沉淀物的比例是這樣計(jì)算的透射電子顯微鏡視場中出現(xiàn)的金屬顯微結(jié)構(gòu)中的沉淀物密度除以1.5。同樣，當(dāng)電子束透射厚度是20nm時(shí)，金屬顯微結(jié)構(gòu)中的沉淀物密度除以2。
如圖3所示，本申請中涉及的長直徑定義為間距x除以測量放大倍數(shù)所得到的值，其中，當(dāng)透射電子顯微鏡(TEM)拍攝的沉淀物的縱向兩端插入兩個(gè)平行線L1、L2之間時(shí)，最大距離就是間距x。另一方面，當(dāng)沉淀物插入與平行線L1、L2垂直的平行線M1、M2之間時(shí)得到的最大距離就是圖3中的y，y除以測量放大倍數(shù)所得到的值就是短直徑。
一些沉淀物是平均直徑為25nm-1μm的大沉淀物，平均直徑用下面的式(1)定義平均直徑＝(長直徑+短直徑)/2 (1)在這種情況下，在金屬顯微結(jié)構(gòu)中每μm2約有15個(gè)大沉淀物。平均直徑大于1μm的巨大沉淀物不能使鍛模的各種性能有大的改進(jìn)。
大沉淀物的粒度分布較窄。換句話說，這些大沉淀物的平均直徑基本上相同。
在用等同于Inconel 718的Ni基合金制成的商購產(chǎn)品中根本不存在具有所述大平均直徑的大沉淀物。在普通Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中不存在的沉淀物卻包含在形成本發(fā)明實(shí)施方案的鍛模10的Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中。
幾乎所有的沉淀物和大沉淀物的組成都是Ni3Nb(γ”相)。沉淀物或大沉淀物中可以包括組成為Ni3(Al， Ti)的γ’相。
如上所述，本發(fā)明實(shí)施方案的鍛模10由Ni基合金制成，該Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中含有與商購產(chǎn)品中的沉淀物相比更大且主要是γ”相的沉淀物。換句話說，該Ni基合金是沉淀硬化合金，該合金具有極好的硬度、強(qiáng)度和韌性。如上所述，該Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中沉淀物的比例略低于商購產(chǎn)品。
與其中的基礎(chǔ)金屬顆粒的晶粒尺寸小于ASTM中規(guī)定的8級的鍛模，即具有大顆粒尺寸密度的鍛模相比，鍛模10的洛氏C標(biāo)度硬度(HRC)高。具體來說，大粒度密度的鍛模的HRC最大是40。相反，本發(fā)明實(shí)施方案的鍛模10的HRC大于40。具有所述高硬度的該鍛模具有良好的耐磨性。因此，該鍛模具有長的使用壽命。
接下來說明本發(fā)明實(shí)施方案的Ni基合金的生產(chǎn)方法。如流程圖4所示，該生產(chǎn)方法包括對未熱處理的Ni基合金進(jìn)行固溶處理的第一個(gè)步驟S1、進(jìn)行一次時(shí)效處理的第二個(gè)步驟S2和進(jìn)行二次時(shí)效處理的第三個(gè)步驟S3。
至于本發(fā)明實(shí)施方案的未熱處理的Ni基合金，選擇的未熱處理的Ni基合金中的晶粒尺寸為ASTM中的8級且其組成等同于Inconel 718。在第一個(gè)步驟S1中對未熱處理的Ni基合金進(jìn)行固溶處理，以在合金的基礎(chǔ)金屬中形成溶質(zhì)原子的固溶體。這一步驟的處理?xiàng)l件可以是溫度約為980-1000℃，保溫時(shí)間約為1.5-2小時(shí)。
然后在第二個(gè)步驟S2中通過一次時(shí)效處理沉淀出沉淀物。對組成等同于Inconel 718的未熱處理的Ni基合金進(jìn)行一次時(shí)效處理的溫度范圍優(yōu)選為610-660℃。當(dāng)設(shè)定上述溫度范圍時(shí)，在基礎(chǔ)金屬晶粒和晶粒邊界處將濃密地沉淀出小沉淀物(主要是γ”相)。如果溫度低于610℃，很少沉淀出沉淀物，因?yàn)楫a(chǎn)生的晶核數(shù)目少。因此，成品Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中大沉淀物的密度難以達(dá)到10個(gè)/μm2，并且，難以改進(jìn)Ni基合金及用其制成的鍛模10的各種性能。另一方面，如果溫度高于660℃，則形成大的晶核。結(jié)果導(dǎo)致平均直徑大于1μm的巨大沉淀物的比例增加。如上所述，巨大沉淀物不能使Ni基合金(鍛模10)的各種性能有大的改進(jìn)。另外在這種情況下，不容易改進(jìn)Ni基合金(鍛模10)的各種性能。優(yōu)選溫度為630℃。
一次時(shí)效處理的保溫時(shí)間優(yōu)選為5-10小時(shí)。如果保溫時(shí)間少于5小時(shí)，則形成的晶核數(shù)目少。另一方面，即使處理時(shí)間超過10小時(shí)，Ni基合金的各種性能也不會有大的改進(jìn)。因此，這樣的處理是不經(jīng)濟(jì)的。另外，成品鍛模10的生產(chǎn)效率下降。優(yōu)選的保溫時(shí)間為8小時(shí)。
然后在第三個(gè)步驟S3中進(jìn)行二次時(shí)效處理。二次時(shí)效處理使一次時(shí)效處理中沉淀的沉淀物長大，成為大沉淀物。另外，也會形成新的晶核并長大。因此，可以得到在金屬顯微結(jié)構(gòu)中分散有前面定義的沉淀物和大沉淀物的Ni基合金。
在二次時(shí)效處理中，優(yōu)選的溫度范圍為710-760℃，優(yōu)選的保溫時(shí)間為5-10小時(shí)。如果溫度低于710℃和/或保溫時(shí)間少于5小時(shí)，則難以得到大沉淀物，因?yàn)槌恋砦锷L不充分。如果溫度高于760℃和/或保溫時(shí)間超過10小時(shí)，則平均直徑大于1μm的巨大沉淀物的比例很大，因?yàn)榫Ш松L很大。這兩種情況都難以改進(jìn)Ni基合金(鍛模10)的各種性能。優(yōu)選的溫度為740℃，優(yōu)選的保溫時(shí)間為8小時(shí)。
對得到的上述Ni基合金進(jìn)行各種加工工序可以生產(chǎn)出鍛模10。
用裝備有鍛模10的鍛造機(jī)進(jìn)行熱鍛，方法如下首先將由SCR420H、SCM420H、HNCM等制成的環(huán)狀工件(沒有圖示)加熱到約1100-1200℃。然后將環(huán)狀工件置于鍛模10的大通孔12中。在該工序中，環(huán)狀工件置于大通孔12的底部。
然后用沖桿(沒有圖示)擠壓環(huán)狀工件。擠壓使環(huán)狀工件的材料流入小通孔14。另外，進(jìn)入小通孔14的部分材料流入形成輪齒的溝槽18。插入小通孔14的銷釘(沒有圖示)使該材料的流動(dòng)停止。
在該工序中，熱量從環(huán)狀工件傳遞到鍛模10。鍛模10難以膨脹，因?yàn)殄懺鞕C(jī)在鍛模10周圍緊固有多個(gè)支撐件。因此在鍛模10中產(chǎn)生熱應(yīng)力。但是，如上所述，在鍛模10的Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中分散有平均直徑基本相同的大沉淀物。另外，金屬顯微結(jié)構(gòu)中含有合適密度的沉淀物。因此，沉淀物和大沉淀物(主要是γ”相)大大抑制了Ni基合金(鍛模10)中熱應(yīng)力的傳遞。
簡而言之，鍛模10由因?yàn)榻饘亠@微結(jié)構(gòu)中含有沉淀物和大沉淀物而使其硬度、強(qiáng)度及韌性都改進(jìn)的Ni基合金制成。因此，對熱應(yīng)力的抵抗力很高，該模具不易磨損和碎裂。具體來說，可以重復(fù)熱鍛約14700次。用由本發(fā)明的實(shí)施方案的生產(chǎn)方法得到的Ni基合金制成的鍛模10的使用壽命約為普通鍛模的五倍。
在熱鍛過程中，從環(huán)狀工件傳來的熱使鍛模10的溫度升高。如上所述，鍛模10的Ni基合金是在610-660℃下一次時(shí)效處理5-10小時(shí)、然后在710-760℃下二次時(shí)效處理5-10小時(shí)得到的合金。因此，沉淀物沒有完全沉淀。因此在熱鍛過程中，Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中新沉淀出附加沉淀物。新沉淀的沉淀物使Ni基合金的硬度、強(qiáng)度及韌性得到進(jìn)一步改進(jìn)。鍛模10的使用壽命顯著延長。
鍛模10具有高的耐磨性，原因在于其HRC大于40。因此，使用壽命得以進(jìn)一步延長。
用由本發(fā)明的實(shí)施方案的生產(chǎn)方法得到的Ni基合金制成的鍛模10很少磨損和碎裂。因此，替換鍛模10的頻率極低。因此，沒有必要制備大量備用鍛模。因此，可以降低鍛造作業(yè)需要的費(fèi)用。
中斷鍛造作業(yè)的頻率也很小，因?yàn)樘鎿Q鍛模10的頻率小。因此，齒輪1的生產(chǎn)效率高。
在上述鍛造工序中，流入小通孔14的材料形成小直徑部分3，流入形成輪齒的溝槽18的材料形成外齒4。在大通孔12中形成直徑拓寬至通孔12的直徑的大直徑部分2。這樣就得到成品齒輪1。
在上述實(shí)施方案中，鍛模10用于熱鍛。鍛模10也可以用于冷鍛。
在上述實(shí)施方案中，Ni基合金應(yīng)用于鍛模10。該Ni基合金也可用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)部件如渦輪機(jī)葉片或其它結(jié)構(gòu)部件。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了特定演示和說明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離所附權(quán)利要求書所限定的精神和保護(hù)范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)ζ溥M(jìn)行一些變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種Ni基合金，其含有下述元素50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，總量4.75-5.5wt％的Ta和Nb，條件是Ta不超過0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作為余量的Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中，在用電子束透射厚度已標(biāo)準(zhǔn)化為10nm的透射電子顯微鏡進(jìn)行二維觀察時(shí)，所述Ni基合金中包括每μm2不少于700個(gè)的第一種沉淀物，所述第一種沉淀物的長直徑都不小于0.5nm；和其中，在所述第一種沉淀物中包括平均直徑為25nm-1μm的第二種沉淀物，所述平均直徑定義為(長直徑+短直徑)/2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的Ni基合金，其還含有下述元素不超過0.08wt％的Co，不超過0.01wt％的B，不超過0.08wt％的Cu，不超過0.08wt％的C，不超過0.35wt％的Si，不超過0.35wt％的Mn，不超過0.015wt％的P，和不超過0.015wt％的S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的Ni基合金，其中，所述第一種沉淀物中包括每μm2不少于10個(gè)的第二種沉淀物，每個(gè)所述第二種沉淀物的所述平均直徑為25nm-1μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的Ni基合金，其中，所述第一種沉淀物和所述第二種沉淀物中至少含有一種γ”相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的Ni基合金，其中，在所述Ni基合金中基礎(chǔ)金屬的晶粒尺寸不小于ASTM中規(guī)定的8級。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的Ni基合金，其中，其洛氏C標(biāo)度硬度大于40。
7.一種Ni基合金的生產(chǎn)方法，其中，在用電子束透射厚度已標(biāo)準(zhǔn)化為10nm的透射電子顯微鏡進(jìn)行二維觀察時(shí)，所述Ni基合金中包括每μm2不少于700個(gè)的第一種沉淀物，每個(gè)第一種沉淀物的長直徑都不小于0.5nm，在所述第一種沉淀物中包括平均直徑為25nm-1μm的第二種沉淀物，所述平均直徑定義為(長直徑+短直徑)/2，所述生產(chǎn)方法包括對含有下述元素的未熱處理的Ni基合金進(jìn)行固溶處理50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，總量4.75-5.5wt％的Ta和Nb，條件是Ta不超過0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作為余量的Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述固溶處理后在第一溫度下進(jìn)行一次時(shí)效處理；和在比第一溫度高的第二溫度下進(jìn)行二次時(shí)效處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述未熱處理的Ni基合金還含有下述元素不超過0.08wt％的Co，不超過0.01wt％的B，不超過0.08wt％的Cu，不超過0.08wt％的C，不超過0.35wt％的Si，不超過0.35wt％的Mn，不超過0.015wt％的P，和不超過0.015wt％的S。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述第一溫度是610-660℃，所述第二溫度是710-760℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述第一種沉淀物和所述第二種沉淀物中至少含有一種γ”相。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述一次時(shí)效處理和所述二次時(shí)效處理中的保溫時(shí)間都是5-10小時(shí)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述未熱處理的Ni基合金中基礎(chǔ)金屬的晶粒尺寸不小于ASIM中規(guī)定的8級。
13.一種由Ni基合金制成的鍛模(10)，所述Ni基合金含有下述元素50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，總量4.75-5.5wt％的Ta和Nb，條件是總計(jì)Ta不超過0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作為余量的Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中，在用電子束透射厚度已標(biāo)準(zhǔn)化為10nm的透射電子顯微鏡進(jìn)行二維觀察時(shí)，Ni基合金中包括每μm2不少于700個(gè)的第一種沉淀物，所述第一種沉淀物的長直徑都不小于0.5nm；和在所述第一種沉淀物中包括平均直徑為25nm-1μm的第二種沉淀物，所述平均直徑定義為(長直徑+短直徑)/2。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的鍛模(10)，其中，所述Ni基合金還含有下述元素不超過0.08wt％的Co，不超過0.01wt％的B，不超過0.08wt％的Cu，不超過0.08wt％的C，不超過0.35wt％的Si，不超過0.35wt％的Mn，不超過0.015wt％的P，和不超過0.015wt％的S。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的鍛模(10)，其中，所述第一種沉淀物中包括每μm2不少于10個(gè)的第二種沉淀物，所述第二種沉淀物的所述平均直徑均為25nm-1μm。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的鍛模(10)，其中，所述第一種沉淀物和所述第二種沉淀物中至少含有一種γ”相。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的鍛模(10)，其中，在所述Ni基合金中基礎(chǔ)金屬的晶粒尺寸不小于ASTM中規(guī)定的8級。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的鍛模(10)，其中，其洛氏C標(biāo)度硬度大于40。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的鍛模(10)，其中，所述鍛模(10)用于熱鍛。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的鍛模(10)，其中，所述鍛模(10)用于熱鍛。
全文摘要
首先對組成與Inconel 718(注冊商標(biāo))相同的未熱處理的Ni基合金進(jìn)行固溶處理，然后使該Ni基合金在610－660℃下一次時(shí)效處理5－10小時(shí)，然后使該Ni基合金在710－760℃下二次時(shí)效處理5－10小時(shí)。在該Ni基合金的金屬顯微結(jié)構(gòu)中每μm
文檔編號B21K1/28GK1415772SQ02154510
公開日2003年5月7日 申請日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月18日
發(fā)明者須藤公治 申請人:本田技研工業(yè)株式會社