CN106881540A

CN106881540A - 一种镍基合金、焊材

Info

Publication number: CN106881540A
Application number: CN201510942934.1A
Authority: CN
Inventors: 李晶
Original assignee: Haining Ruiao Metal Technology Co Ltd
Current assignee: Haining Ruiao Metal Technology Co Ltd
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-06-23

Abstract

本发明公开了一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-33%，Fe:4-5%，Mn:1-2%，Nb: 0.1-0.4%，Mo: 0.2-1%，Co: 0.1-8%，C≤0.02%，余下为Ni及不可避免杂质。用于核电结构管用合金材料、或者该种材料用焊材、或者由焊接加工修补产生的熔敷金属。

Description

一种镍基合金、焊材

技术领域

本发明涉及一种镍基合金、焊材，特别涉及一种用于核电结构管用合金材料、或者该种材料用焊材。

背景技术

由于工作介质通常是高温高压水环境，因此核电站容器结构用合金一般要具备高温腐蚀性能、应力腐蚀性能等腐蚀性能。耐蚀性优良的Inco600(15％Cr-75％Ni-8％Fe)或Inco690(29％Cr-62％Ni-9％Fe)是应用最广泛的两种镍基合金材料。在结构部件制造、修补等环节，用到焊接、表面熔敷等技术；焊接方法包括氩弧焊、气保焊、手工电弧焊、激光焊、电子束焊等。其中还涉及到大量的低合金钢、不锈钢和镍基合金之间的异种金属材料的焊接加工或修补。现有技术中，涉及到提高耐蚀性、高温强度、固溶热处理后组织均一化，固溶处理后碳化物控制等。但这些材料在制造过程中往往需要不同成分体系的焊材来配套，以兼顾焊接裂纹敏感性、焊缝金属强度和耐蚀性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可同时用作结构制造、焊材或焊缝金属的镍基合金材料。采用与母材成分相同的焊材进行工业结构制造、可有效解决焊接匹配问题，即实现成分、强度和耐蚀性的一致性。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-33％，Fe:4-5％，Mn:1-2％，Nb:0.1-0.4％，Mo:0.2-1％，Co:0.1-8％，C≤0.02％，余下为Ni及不可避免杂质。

进一步讲，

一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-30％，Fe:4.1-4.9％，Mn:1.1-1.8％，Nb:0.12-0.36％，Mo:0.2-0.8％，Co:0.5-6％，C≤0.02％，S≤0.005％，P≤0.01％，余下为Ni及不可避免杂质。

进一步讲，

一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-28％，Fe:4.1-4.9％，Mn:1.1-1.8％，Nb:0.12-0.36％，Mo:0.2-0.8％，Co:1-6％，C≤0.02％，S≤0.005％，P≤0.01％，W:1-5％，B:0.0005-0.005％，余下为Ni及不可避免杂质。

进一步讲，

一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-26％，Fe:4.1-4.9％，Mn:1.1-1.8％，Nb:0.12-0.36％，Mo:0.2-0.8％，Co:1-6％，C:0.005-0.02％，S≤0.005％，P≤0.01％，W:1-5％，B:0.0005-0.005％，Ta:0.4-1％，余下为Ni及不可避免杂质。

下面对成分设计进行说明：

Cr：含量在25％以上，方可确保合金、或熔敷金属的耐蚀性；超过33％后，作为合金材料，其热加工性能会恶化。优选含量25-26％，效果更好。

Fe：主要用于提高焊接或熔敷效率。利用其低熔点特点，来提高焊材的熔化和熔敷效率。含量超过5％，不利于耐蚀性控制；含量低于4％，其提高熔敷效率效果不明显。优选含量4.1-4.9％，效果更好。

Mn：通过与S结合降低了偏析、从而改善了韧性。含量不足1％，其效果不明显；含量超过2％，会降低焊接工艺性能。优选含量1.1-1.8％，效果更好。

Nb:主要用于形成碳氮化物来强化合金或熔敷金属。同时，由于会有效提高再结晶温度，因此对改善热加工性能。当其含量不足0.1％，析出强化效果有限；当其含量超过0.4％，其析出物容易粗化长大，同时也会增加焊接过程中熔敷金属的裂纹敏感性，不利于焊接质量控制。优选含量0.12-0.36％，效果更好。

Mo：主要用于提高强度和改善耐腐蚀性。Mo主要是通过固溶强化来提高合金强度；同时也会显著改善抗氟酸的腐蚀能力。当其含量不足0.2％时，其效果有限；当其含量超过1％时，由于会形成Ni-Cr-Mo三元系为主的金属间化合物、从而降低合金的塑韧性。优选含量0.2-0.8％，效果更好。

Co：主要用于改善韧性。当含量超过不足1％，其效果不明显；当含量超过6％，其易于形成金属间化合物，从而破坏塑韧性。含量是1-6％。

C：作为碳氮化物形成元素，其含量对颗粒尺寸和数量均有显著影响。其含量超过0.06％，对析出强化不利；含量不足0.01％，析出不明显。因此，优选含量是0.005-0.02％。

S：作为杂质元素，对焊接裂纹敏感性有较大影响，控制其含量≤0.005％，可确保焊接质量。同时，也可以确保合金材料的组织和力学性能的均匀性。

P：作为杂质元素，控制其含量≤0.01％可显著降低焊接裂纹敏感性。同时，也改善合金在固溶热处理后的组织和力学性能均匀性。

W：固溶强化来提高强度。含量不足1％，强化效果有限；含量超过5％时，会显著增加脆性相的生成，会恶化加工性能，不利于后续加工制造。其优选含量1-5％。

B：用于细化熔敷金属凝固组织、改善偏析。当含量不足0.0005％，其效果有限；当含量超过0.005％，易在晶界偏聚、影响颗粒强化相的控制，不利于兼顾强度和塑形。其优选含量是0.0005-0.005％。

Ta：可固溶强化金属件化合物Ni3(Al,Ti)，并提高其稳定性。其含量不足0.4％，效果不明显；其含量超过1％，会恶化焊接性能、热加工工性能。其优选含量是0.4-1％。

采用上述化学成分配比进行冶炼、热加工、即制成本发明所述镍基合金。利用该镍基合金为原料，进行拉拔加工制丝等工序、即制成本发明所述镍基焊材。

与现有技术相比，本发明技术的有益效果至少在于：

一种新型镍基合金、兼顾了母材的高温性能和耐蚀性、焊材的焊接性能、高效熔敷工艺性能于一身的镍基合金材料。

具体实施方式

下面对本发明实施例做详细说明。

按化学成分配比，通过冶炼、热加工制成合金，见实施例1-6和对比例7-10，成分见表1。对合金进行了高温性能测试，结果见表2。

按化学成分配比，通过冶炼、热加工、拉拔制丝，最终制成焊丝，见实施例1-6和对比例7-10，成分见表1。焊丝直径在0.8-6.0mm之间，采用气体保护焊接方法进行，对实施例和对比例焊丝进行焊接试验，结果见表3。

由上述结果可知，本发明镍基合金、焊材或熔敷金属，高温性能优异、焊接工艺性能优异。

本发明镍基合金、焊材或熔敷金属不受上述实施例的限制，任何符合本发明的权利要求范围内的改进和变化都在本发明所要求的保护范围之内。

表1.实施例及对比例化学成分(wt.％)

备注：带括弧为超出保护范围

表2.合金高温性能结果

(O:合格；×:不合格)

表3.熔敷金属试验结果

(O:合格；×:不合格)

Claims

1.一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-33%，Fe:4-5%，Mn:1-2%，Nb: 0.1-0.4%，Mo: 0.2-1%，Co: 0.1-8%，C≤0.02%，余下为Ni及不可避免杂质。

2.一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-30%，Fe:4.1-4.9%，Mn:1.1-1.8%，Nb: 0.12-0.36%，Mo: 0.2-0.8%，Co: 0.5-6%， C≤0.02%，S≤0.005%，P≤0.01%，余下为Ni及不可避免杂质。

3.一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-28%，Fe:4.1-4.9%，Mn:1.1-1.8%，Nb: 0.12-0.36%，Mo: 0.2-0.8%，Co: 1-6%，C≤0.02%，S≤0.005%，P≤0.01%，W:1-5%，B:0.0005-0.005%，余下为Ni及不可避免杂质。

4.一种镍基合金、焊材，其特征在于化学成分以重量百分比计为：Cr:25-26%，Fe:4.1-4.9%，Mn:1.1-1.8%，Nb: 0.12-0.36%，Mo: 0.2-0.8%，Co: 1-6%，C:0.005-0.02%，S≤0.005%，P≤0.01%，W:1-5%，B:0.0005-0.005%，Ta:0.4-1%，余下为Ni及不可避免杂质。