專利名稱：一種提高爐管材料HP-Nb高溫持久力學性能的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及深冷處理及熱處理的技術領域，具體涉及一種提高爐管材料HP-Nb(ZG40Ni35Cr25Nb)高溫持久性能的深冷處理方法。
背景技術：
制氫轉(zhuǎn)化爐是高溫下烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置中最重要的設備，而爐管則是這些設備的心臟。爐管材料目前普遍選用HP-Nb (ZG40Ni35Cr25Nb)高溫合金，該合金是在HK-40及其改良型的基礎上研制和開發(fā)的高溫合金爐管管材，近年來在石油化工工業(yè)中得到了廣泛的使用。爐管通常采用離心鑄造，由于該合金含有較高的C、Cr、Ni等合金元素，微觀組織呈鑄態(tài)組織，可在高溫及高壓的苛刻工作條件下連續(xù)工作。但是，由于石油化工技術的不斷發(fā)展及使用條件的苛刻，對爐用高溫合金材料ZG40Ni35Cr25Nb的各種性能特別是高溫性能提出了更高的要求。如何在不改變原有爐管材料成分的基礎上，通過改變材料的處理工藝來提高材料的性能特別是高溫性能，從而延長材料的服役時間，將是目前材料工作者的主要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高爐管材料HP-Nb (ZG40Ni35Cr25Nb)的機械性能特別是高溫持久力學性能的方法，采用了深冷處理與低溫回火相結(jié)合的工藝，具體技術方案如下:
一種提高爐管材料HP-Nb (ZG40Ni35Cr25Nb)高溫持久力學性能的方法，包括以下步
驟:`
(1)將ZG40Ni35Cr25Nb材料以2 3°C/min的速率降溫至_80°C "-85°C，并保溫lh 2h ；
(2)待步驟I保溫結(jié)束后，繼續(xù)以2 3°C/min的速率降溫至_180°C _185°C，并保溫4h 6h ；
(3)待步驟2保溫結(jié)束后，進行低溫回火。進一步地，步驟3中所述低溫回火為加熱至22(T230°C。再進一步地，加熱至22(T230°C后，保溫2 3小時。優(yōu)選地，所述低溫回火的升溫過程采用2 3°C /min的控溫速率。優(yōu)選地，所述低溫回火后隨爐冷卻。本發(fā)明采用了深冷處理與低溫回火相結(jié)合的工藝處理方法。深冷處理，通常指處理溫度為-100°C -196°c的冷處理，它將被處理工件置于特定和可控的低溫環(huán)境中，使材料的微觀組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，在宏觀上表現(xiàn)為材料的耐磨性、尺寸穩(wěn)定性、抗拉強度、殘余應力等方面的提高與改善。隨著深冷技術的發(fā)展和試驗手段的不斷完善，人們對深冷處理的研究逐步深入，材料除涉及鋼鐵材料外，現(xiàn)已延伸到硬質(zhì)合金、粉末冶金、銅合金、鋁合金及其它非金屬材料(如塑料、尼龍等)，行業(yè)遍布于鋼鐵五金、航空航天、精密儀器儀表、石油化工、摩擦偶件、工模具、量具、紡織機械零件、汽車工業(yè)和軍事科學等諸多領域。本發(fā)明所述的深冷處理與低溫回火相結(jié)合的工藝，其優(yōu)勢在于降溫及升溫過程中速率全程可控，工件溫度變化均勻，防止了工件不同部位溫度不一的現(xiàn)象，減小了工件內(nèi)部殘余應力。HP-Nb (ZG40Ni35Cr25Nb)材料經(jīng)過本發(fā)明的工藝方法處理后，材料的機械性能特別是高溫(1000°C，40.8Mpa)持久力學性能較原來有了較大的提高，因此在一定程度上提高了材料在高溫下的服役時間，延長了使用壽命。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1
將ZG40Ni35Cr25Nb離心鑄造爐管材料以2V /min的速率降溫至_80°C，保溫Ih ；
然后繼續(xù)以2V /min的速率降溫至_180°C，保溫6h ；
隨后將該ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料以2V /min的加熱速率加熱至230°C，保溫2h ； 低溫回火工藝結(jié)束后隨爐冷卻。對處理后的ZG40Ni35Cr25Nb材料進行室溫及高溫性能測試，所用測試方法均采用國家標準GB/T228和GB/T4338，測試結(jié)果如表I所示。實施例2 將ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料(材料同實施例1)以3°C /min的速率降溫至_85°C，保溫
Ih ；
然后繼續(xù)以3°C /min的速率降溫至_180°C，保溫4h ；
隨后將該ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料以3°C /min的加熱速率加熱至220°C，保溫3h ； 低溫回火工藝結(jié)束后隨爐冷卻。對處理后的ZG40Ni35Cr25Nb進行室溫及高溫持久力學性能測試，所用測試方法均采用國家標準GB/T228和GB/T4338，測試結(jié)果如表I所示。實施例3
將ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料(材料同實施例1)以2V /min的速率降溫至_80°C，保溫
2h ；
然后繼續(xù)以2V /min的速率降溫至_185°C，保溫4h ；
隨后將該ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料以2V /min的加熱速率加熱至230°C，保溫2h ； 低溫回火工藝結(jié)束后隨爐冷卻。對處理后的ZG40Ni35Cr25Nb進行室溫及高溫持久性能測試，所用測試方法均采用國家標準GB/T228和GB/T4338，測試結(jié)果如表I所示。對比例I
將未經(jīng)深冷處理及低溫回火處理的ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料(材料同實施例1)直接進行室溫性能及高溫持久性能測試，所用測試方法均采用國家標準GB/T228和GB/T4338，測試結(jié)果如表I所示。表1、實施例1 3及對比例I的ZG40Ni35Cr25Nb材料性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種提高爐管材料ZG40Ni35Cr25Nb高溫持久性能的方法，包括以下步驟:(1)將ZG40Ni35Cr25Nb材料以2 3°C/min的速率降溫至_80°C "-85°C，并保溫lh 2h ； (2)待步驟I保溫結(jié)束后，繼續(xù)以2 3°C/min的速率降溫至_180°C _185°C，并保溫4h 6h ； (3)待步驟2保溫結(jié)束后，進行低溫回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述低溫回火為加熱至22(T230°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:加熱至22(T230°C后，保溫2 3小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述低溫回火的升溫過程采用2 3°C/min的控溫速率。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的方法，其特征在于:所述低溫回火后隨爐冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開一種提高爐管材料ZG40Ni35Cr25Nb(HP-Nb)高溫持久性能的方法，首先將ZG40Ni35Cr25Nb爐管材料以2~3℃/min的速率降溫至-80℃~-85℃，保溫1h~2h，保溫結(jié)束后繼續(xù)降溫至-180℃~-185℃，保溫4h~6h；保溫結(jié)束后再以2~3℃/min的速率升溫至220℃~230℃，保溫2h~3h，然后隨爐降溫，工藝結(jié)束。ZG40Ni35Cr25Nb材料經(jīng)過本發(fā)明的方法處理后，材料的室溫及高溫(1000℃)下的持久性能都比未經(jīng)過深冷及低溫回火處理的材料要高，因此本方法具有較大的工業(yè)應用前景。
文檔編號C21D6/04GK103114183SQ20131005407
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者張紅, 李勤峰, 王俊杰, 薛小代, 周遠, 夏浩 申請人:中國科學院理化技術研究所, 江蘇雙勤民生冶化設備制造有限公司