本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領域，尤其涉及一種耐高溫高彈鎳鉻合金帶材及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬波紋管因既有彈性特性，又具有耐壓、密封、耐腐蝕、耐溫度等多種性能，已成為船舶、汽車、電力、石油化工、機械、儀表等工業(yè)領域中常用的核心元件。波紋管服役過程中通常承受復雜的外力和較高的應力，而且工作溫度高，工作介質(zhì)有較強的腐蝕性。因此，用于制作波紋管的材料必須具有一定的耐溫性、高的抗拉強度和塑性以及穩(wěn)定的彈性性能。

波紋管一般采用厚度極薄的材料焊接制成。當使用溫度低于450℃且介質(zhì)成分單一時，一般采用18-8型奧氏體不銹鋼波紋管可滿足使用要求。當使用溫度低于600℃時，可選用316L不銹鋼制作波紋管。但當溫度高于600℃時，316L不銹鋼已無法滿足使用要求。在溫度高于600℃或介質(zhì)中含有一定硫化物的嚴苛工況環(huán)境下，國外大多選用Fe-Ni耐蝕合金(Incoloy 800、825)、固溶強化型鎳基高溫合金(Inconel 600、625)和沉淀硬化型高溫合金(Inconel 718，國內(nèi)牌號為GH4169)。然而Inconel 625和Inconel 718合金作為波紋管材料用于含有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境溫度中時，其使用溫度也不得超過650℃。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種耐高溫高彈鎳鉻金帶材及其制備方法，以解決現(xiàn)有現(xiàn)有合金帶材用于650℃以上嚴苛服役環(huán)境中的波紋管時，耐溫性差無法保證可靠密封的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

通過調(diào)整耐高溫高彈鎳鉻合金帶材中性能關(guān)鍵影響元素含量，并優(yōu)化均勻化制度、熱軋制度、帶材冷軋制度以及中間退火和成品退火制度，改善帶材組織，提高帶材耐溫性。

一種耐高溫高彈鎳鉻合金帶材，各組分的重量比為：C：0.02～0.10％，B：0.003～0.008％，Al：1.3～1.7％，Ti：1.9～2.3％，Cr：19.0～21.0％，Mo：8.0～9.0％，Co：9.0～11.0％，其余為Ni。

進一步地，各組分的重量比為：C：0.04～0.06％，B：0.004～0.005％，Al：1.35～1.45％，Ti：1.95～2.05％，Cr：19.6～20.0％，Mo：8.1～8.4％，Co：9.2～9.9％，其余為Ni。

進一步地，各組分的重量比為：C：0.07～0.09％，B：0.006～0.007％，Al：1.55～1.65％，Ti：2.15～2.25％，Cr：20.4～20.9％，Mo：8.6～8.9％，Co：10.6～10.8％，其余為Ni。

本發(fā)明還提供一種制備所述耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的方法，其生產(chǎn)工序主要包括配料→真空感應熔煉→真空自耗冶煉→均勻化→開坯→熱鍛→熱軋→固溶處理→酸洗→冷軋→成品退火→包裝。

進一步地，所述均勻化工序中，采用雙級均熱方式，在840～860℃保溫2～4h后，以50～60℃/h的升溫速率升至1180～1210℃，保溫24～36h。

進一步地，所述熱軋工序中，加熱溫度為1150～1170℃，終軋溫度為1000～1030℃，熱軋板厚度為3.0～4.0mm，寬度為300～500mm。

進一步地，所述冷軋工序包括冷軋和中間退火，每兩次冷軋中間進行一次中間退火，直至厚度達到要求，每火次冷軋變形量≥30％，道次變形量為12～25％，中間退火溫度為1050～1100℃，采用惰性氣體保護退火。進一步地，所述成品退火工序中，成品退火溫度為1080～1130℃，采用惰性氣體保護退火。

采用惰性氣體保護退火，能夠保證帶材表面不會發(fā)生氧化。

更進一步地，所述耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的成品厚度為0.3～0.8mm，寬度為300～500mm。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明提供一種耐高溫高彈鎳鉻合金帶材及其制備方法，通過調(diào)整固溶強化元素Cr和Mo及沉淀強化元素Al和Ti等性能關(guān)鍵影響元素含量，并優(yōu)化均勻化制度、熱軋制度、帶材冷軋制度以及中間退火和成品退火制度，可以較好的改善帶材組織，從而有效提高帶材耐溫性。通過本方法生產(chǎn)的厚度為0.3～0.8mm耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的晶粒度為5.0～7.0級，固溶+時效態(tài)帶材室溫抗拉強度為1200～1280MPa，延伸率為25～30％，在850℃條件下抗拉強度為750～800MPa，延伸率為25～30％，可用于溫度不超過850℃的嚴苛工況環(huán)境下的金屬波紋管制造。本發(fā)明制備工藝簡單，操作方便，成本低，可有效改善帶材組織均勻性，并可顯著提高帶材的力學性能、使用溫度和壽命，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，具有廣闊的工業(yè)應用前景。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是實施例1的帶材冷拉態(tài)晶粒組織圖。

圖2是實施例2的帶材冷拉態(tài)晶粒組織圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

實施例1

耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的生產(chǎn)工序為：配料→真空感應熔煉→真空自耗冶煉→均勻化→開坯→熱鍛→熱軋→固溶處理→酸洗→冷軋→成品退火→包裝。

配料工序中，耐高溫高彈鎳鉻合金帶材各個組分的重量比為：C：0.03％，B：0.005％，Al：1.5％，Ti：2.0％，Cr：19.5％，Mo：8.5％，Co：10.0％，其余為Ni。

均勻化工序中，采用雙級均熱方式，在850℃保溫3h后，以55℃/h的升溫速率升至1180℃，保溫30h。

熱鍛工序中，開鍛溫度為1150℃，終鍛溫度為1030℃。

熱軋工序中，加熱溫度為1160℃，終軋溫度為1000℃，熱軋板厚度為3.0mm，寬度為350mm。

固溶處理工序中，熱軋板加熱溫度為1135℃，保溫1h。

酸洗工序中，將固溶后熱軋板浸入硫酸、硝酸、鹽酸等組成的混合酸液中2分鐘，以除去氧化皮層等雜質(zhì)。

冷軋工序中經(jīng)不同道次變形后帶材的厚度δ為：第一火次(δ3.5→δ2.8→δ2.3→δ2.0)mm→中間退火→第二火次(δ1.6→δ1.3→δ1.1)mm→中間退火→第三火次(δ0.93→δ0.80→δ0.70)mm。道次變形量依次為20.0％，17.9％，13.0％，20.0％，18.8％，15.4％，15.5％，14.0％，12.5％，火次變形量依次為43％，45％，36％，中間退火溫度為1060℃，采用惰性氣體保護退火，保證帶材表面不會發(fā)生氧化。

成品退火工序中，成品退火溫度為1080℃，采用惰性氣體保護退火，帶材表面不會發(fā)生氧化。

最終獲得的耐高溫高彈鎳鉻合金帶材成品厚度為0.7mm，寬度為400mm。

通過本實施例生產(chǎn)的0.7mm厚度耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的晶粒度為5.5級，固溶+時效態(tài)帶材室溫抗拉強度為1210MPa，延伸率為26％，850℃抗拉強度為760MPa，延伸率為26％，可用于溫度不超過850℃的嚴苛工況環(huán)境下的金屬波紋管制造。

實施例2

耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的生產(chǎn)工序為：配料→真空感應熔煉→真空自耗冶煉→均勻化→開坯→熱鍛→熱軋→固溶處理→酸洗→冷軋→成品退火→包裝。

配料工序中，耐高溫高彈鎳鉻合金帶材各個組分的重量比為：C：0.03％，B：0.006％，Al：1.6％，Ti：2.1％，Cr：20.5％，Mo：8.8％，Co：10.5％，其余為Ni。

均勻化工序中，采用雙級均熱方式，在860℃保溫3后，以50℃/h的升溫速率升至1200℃，保溫30h。

熱鍛工序中，開鍛溫度為1150℃，終鍛溫度為1030℃。

熱軋工序中，加熱溫度為1165℃，終軋溫度為1010℃，熱軋板厚度為3.5mm，寬度為380mm。

固溶處理工序中，熱軋板加熱溫度為1135℃，保溫1h。

酸洗工序中，將固溶后熱軋板浸入硫酸、硝酸、鹽酸等組成的混合酸液中2分鐘，以除去氧化皮層等雜質(zhì)。

冷軋工序中經(jīng)不同道次變形后帶材的厚度δ為：第一火次(δ3.0→δ2.3→δ1.8→δ1.5)mm→中間退火→第二火次(δ1.2→δ0.97→δ0.8→δ0.68)mm→中間退火→第三火次(δ0.55→δ0.45→δ0.38→δ0.33)mm。道次變形量依次為23.3％，21.7％，16.7％，20.0％，19.2％，17.5％，15.0％，19.1％，18.2％，15.6％，13.2％，火次變形量依次為50％，55％，51％。中間退火溫度為1080℃，采用惰性氣體保護退火，帶材表面不會發(fā)生氧化。

成品退火工序中，成品退火溫度為1100℃，采用惰性氣體保護退火，帶材表面不會發(fā)生氧化。

最終獲得的耐高溫高彈鎳鉻合金帶材成品厚度為0.33mm，寬度為400mm。

通過本實施例生產(chǎn)的0.33mm厚度耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的晶粒度為6.5級，固溶+時效態(tài)帶材室溫抗拉強度為1270MPa，延伸率為28％，850℃抗拉強度為780MPa，延伸率為27％，可用于溫度不超過850℃的嚴苛工況環(huán)境下的金屬波紋管制造。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種耐高溫高彈鎳鉻合金帶材及其制備方法，通過調(diào)整Cr、Mo、Al、Ti等性能關(guān)鍵影響元素含量，并優(yōu)化均勻化制度、熱軋制度、帶材冷軋制度以及中間退火和成品退火制度，可以較好的改善帶材組織，從而有效提高帶材耐溫性。生產(chǎn)的耐高溫高彈鎳鉻合金帶材的晶粒度為5.0～7.0級，固溶+時效態(tài)帶材室溫抗拉強度為1200～1280MPa，延伸率為25～30％，在850℃條件下抗拉強度為750～800MPa，延伸率為25～30％，可用于溫度不超過850℃的嚴苛工況環(huán)境下的金屬波紋管制造。本發(fā)明制備工藝簡單，操作方便，成本低，可有效改善帶材組織均勻性，并可顯著提高帶材的力學性能、使用溫度和壽命，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，具有廣闊的工業(yè)應用前景。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。