Inconel625焊丝(ERNiCrMo-3)冶炼生产工艺

探索Inconel625焊丝(ERNiCrMo-3)冶炼生产工艺

Inconel625焊丝是镍-铬-钼系列产品，具有耐活泼性气体、耐苛性介质、耐还原性酸介质腐蚀的良好性能，又具有强度高、塑性好、可冷热变形和加工成形及可焊接的特点，本文通过创新熔炼方式及后续加工工艺路线，主要从熔炼、锻造、轧制、拉伸等方面，在原有生产工艺的基础上探索并改进高品质Inconel625焊丝(ERNiCrMo-3)的生产方法。Inconel 625合金是以Mo,Nb为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金,其主要化学成分(质量分数/%)为:C≤0.10,Cr 20.00～23.00,Co≤1.00,Mo 8.00～10.00,Al≤0.40,Ti≤0.40,Fe≤5.00,Nb 3.15～4.15,Si≤0.50,Mn≤0.50,S≤0.015,P≤0.015,Cu≤0.070,Ni为余量。Ni作为Inconel 625合金的基体元素,具有面心立方(FCC)结构,从室温到高温都不会发生同素异构转变,从而确保合金组织的稳定性;同时Ni与Al,Ti,Nb等元素形成强化相γ′和γ″共同起沉淀强化作用。Cr元素除了具有固溶强化作用和提高抗氧化和耐腐蚀能力之外,还与C元素形成M23C6,M6C等碳化物,这些碳化物主要分布于晶界中,具有改善晶界的作用。Mo元素作为主要固溶强化元素溶入基体中产生固溶强化效果,使得合金中γ′相含量增加,提高了合金的热稳定性能。Nb元素首先主要在Inconel 625合金中产生固溶强化作用,其次是形成MC型碳化物NbC和促进析出强化相γ′和γ″的形成。因此,Inconel 625合金以γ相为基体,在不同的条件下析出不同类型的碳化物(MC,M6C,M23C6)和γ′相、γ″相、δ相及Ni2(Cr,Mo)相。此外,在铸锭和焊缝组织中还存在有害的Laves相

本文结合美标AWS A5.14—2005及国标GB/T15620—2008的要求,不但将合金成分控制在更窄的范围内(成分控制要求见表1),并且对H、O、N三种气体元素进行了很好控制。终通过进一步的加工,生产出化学成分及力学性能均能达到美标及国标要求的高品质Inconel625焊丝(ERNiCrMo-3)。

Inconel625焊丝(ERNiCrMo-3)美标、国标及目标控制成分要求(质量分数,%)表1

Inconel625工艺路线法锻造—轧制—拉拔。

锻造

将两步法熔炼出的合金铸锭经处理后,采用气炉加热进行锻造。经1 t空气锤两火锻造至f45 mm×1000mm,并进行取样分析。一火将铸锭锻至42 mm×42 mm×Lmm,然后回火(1100℃/保温2h),终锻至f45 mm×1000mm,并对合金棒坯进行取样分析力学性能。

真空感应+电渣重熔试制的ERNiCrMo-3铸锭,因铸锭本身杂质含量低,组织致密均匀,故只要加热工艺选择适当,铸锭的可锻性就会大幅度提高。根据ERNiCrMo-3合金的相图,本实验选取了合适的加热工艺,即开坯时轻锤快打(小变形量),以便充分破碎晶粒,紧接着在保证合金温度不低于终锻温度的前提下,使得合金铸锭获得较大的形变量,从而确保锻造棒坯不仅具有良好的表面,而且加工组织均匀良好。经取样分析,合金棒的力学性能。

轧制

通过250棒材轧机轧制,将f45mm的Inconel625合金棒坯轧至f8.0mm。当炉温到达500℃时装炉,待炉温升高到1050℃时保温2.5h。保温结束后,进行多孔型轧制。确保轧制效果良好,无折叠、无耳子等缺陷。

拉拔

将处理好的Inconel625合金棒在1.2m转盘拉丝机上进行热拉拔,加热温度在1100～1150℃之间,通过多模拉伸(12模次)并结合中间热处理,直至合金棒拉伸至f2.4mm的成品,然后进行成品热处理及表面处理。

拉拔

丝材拉拔主要是通过拉丝模对线材的直径或形状进行改变,从而生产出一定直径或形状的丝材产品。一般拉拔有热拉和冷拉两种形式,并且丝材进入拉丝模时要进行润滑,热拉时拉丝模上有专用的冷却设置

Inconel625轧制力学性能

整个轧制过程Inconel625合金棒形变均匀,轧制后的加工组织分布均匀,无缺陷。热处理后的合金棒材晶粒大小均匀,晶界清晰,间隙元素均匀分布,且力学性能良好。

通过测试结果分析,本次试制的Inconel625镍基合金焊丝(ERNiCrMo-3)表面光洁,无影响终产品质量的缺陷,化学成分优异,性能良好,同时成品焊丝经过焊接测试,该Inconel625镍基合金焊丝被定级为“高品质Inconel625镍基合金焊丝”。

应用领域：

广泛应用于石油化工、冶金、原子能、海洋开发、航空、航天等领域中，是一种非常重要的耐腐蚀金属材料。