一种高强镍铜合金冷拔时效棒材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强镍铜合金冷拔时效棒材的制备方法，其包括多火次冷拔及过程热处理、低温固溶处理和时效处理工序；所述多火次冷拔及过程热处理工序：第一次冷变形的累计变形量为20%～40%，第一次过程热处理的温度为550℃～650℃；第二次冷变形的累计变形量为20%～30%，第二次过程热处理的温度为780℃～870℃；第三次冷变形的累计变形量为15%～30%；所述时效处理工序：采用两阶段时效；第一阶段时效，棒材热装至540℃～620℃加热炉，保温10h～15h；第二阶段时效，以8℃/h～10℃/h降温至460℃～480℃，保温6h～8h。本方法在大幅提高镍铜合金棒材抗拉强度和屈服强度的同时，可保证材料具备优异的塑性和较低的耐蚀性能损失，可大大拓宽了镍铜合金的使用强度级别。可大大拓宽了镍铜合金的使用强度级别。可大大拓宽了镍铜合金的使用强度级别。

【技术实现步骤摘要】
一种高强镍铜合金冷拔时效棒材的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种合金的制备方法，尤其是一种高强镍铜合金冷拔时效棒材的制备方法。

技术介绍

[0002]镍铜耐蚀合金以其在还原性介质和海水介质环境下优异的耐蚀性能，得到广泛的使用，这其中NiCu28镍铜合金用量最大，合金包含约68％的镍，28％的铁，属于镍铜连续固溶奥氏体结构。但很多需要镍铜合金的介质环境，应用部件还需具备较高的强塑性，例如紧固件和采油泵轴等。单一的镍铜单相组织虽然耐蚀性能优异，但强度较低；为保证耐蚀性能的前提下，提高材料的强度，多添加适量的Ti、Al、Si、Nb等元素，利用沉淀析出相提高其强度；但沉淀强化元素过多的添加，除了会大幅降低材料的塑性，还会使其耐蚀性能大幅度降低。
[0003]例如传统的沉淀强化型镍铜合金Ni68Cu28AlTi，除采用添加2.3％～3.15％的Al元素和0.3％～1.0％的Ti元素，利用沉淀强化效果提高其强度外，也采用“单火次冷拔+时效”或“单火次冷拔+退火+时效”的工艺提高强度。传统的冷拔强化工艺虽然最高强度可以做到1250MPa，但晶粒细化效果不明显，且更多引入了冷加工强化，塑性会严重下降，材料应力腐蚀性能也随之下降。此外，大量的Al、Ti元素的添加，也给电渣重熔铸锭头尾成分的均匀化控制带来较大难度。因此需开发一种既可以大幅度提高镍铜合金抗拉强度和屈服强度，又可以保证材料仍具备优异的耐蚀性能和塑性的新的制备方法，以实现镍铜紧固件及大功率潜油泵轴等高强镍铜合金产品的生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高强镍铜合金冷拔时效棒材的制备方法，以提高镍抗拉强度和屈服强度的同时，保证材料具备优异的塑性和较低的耐蚀性能损失。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：其包括多火次冷拔及过程热处理、低温固溶处理和时效处理工序；所述多火次冷拔及过程热处理工序：第一次冷变形的累计变形量为20%～40%，第一次过程热处理的温度为550℃～650℃；第二次冷变形的累计变形量为20%～30%，第二次过程热处理的温度为780℃～870℃；第三次冷变形的累计变形量为15%～30%。
[0006]本专利技术所述低温固溶处理工序的低温固溶温度为950℃～1030℃。
[0007]本专利技术所述时效处理工序采用两阶段时效；第一阶段时效，棒材热装至540℃～620℃加热炉，保温10h～15h；第二阶段时效，以8℃/h～10℃/h降温至460℃～480℃，保温6h～8h。
[0008]本专利技术所述高强镍铜合金为沉淀强化型NiCu合金。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术在优质热轧棒材制备的基础上，通过第一次冷变形（大变形20%～40%），退火拉拔充分破碎晶粒；通过第三次冷变形（15%
～30%）的固溶拉拔变形保证最佳的多边形微细晶粒控制（；结合分段降温时效，获得最佳材料强塑型搭配。相比于传统的镍铜合金冷拔棒材的生产工艺，本专利技术获得的组织特征、晶粒度控制、第二相微细分布控制优势明显，在大幅提高镍铜合金棒材抗拉强度和屈服强度的同时，还可保证材料具备优异的塑性和较低的耐蚀性能损失，可大大拓宽了镍铜合金的使用强度级别，所得产品可用于高强镍铜耐蚀紧固件及高强潜油泵轴等生产。本专利技术独创的冷拔+时效处理方式，可以以较低的冷拔变形量得到较高的性能，在提高抗拉强度和屈服强度的同时，大幅度降低屈强比、提高材料使用安全性；同时降低了工艺执行难度和对设备的要求。
附图说明
[0010]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0011]图1是本专利技术冷拔时效棒材的晶粒组织图。
具体实施方式
[0012]实施例1
‑
6：本高强镍铜合金冷拔时效棒材的制备方法的工艺流程为：真空冶炼
→
电渣重熔
→
锻造开坯
→
热轧棒材
→
固溶处理
→
多火次冷拔及过程热处理
→
低温固溶处理
→
时效处理；各工序工艺如下所述。
[0013]（1）真空冶炼和电渣重熔工序：利用真空冶炼+电渣重熔冶炼沉淀强化型NiCu合金；所述沉淀强化型NiCu合金为沉淀强化型Ni68Cu28合金，沉淀强化元素可以为Ti、Al、Si和/或Nb；冶炼时保证冶金铸锭的成分均匀性、纯净性，保证冶金铸锭中O＜10ppm、N＜40ppm。
[0014]（2）热轧棒材工序：过低温锻造和临界完全再结晶连轧保证棒材均匀细小的原始基体组织，锻造加热温度1150℃～1180℃，开坯后终锻火次加热温度1050℃～1160℃，连轧均热温度1150℃～1160℃，粗轧后不补温直接轧制。
[0015]（3）固溶处理工序：热轧得到的棒材进行固溶处理，固溶温度为950℃～1050℃。各实施例所述真空冶炼至固溶处理工序的具体工艺参数见表1。
[0016]表1：真空冶炼至固溶处理工序的具体工艺参数（4）多火次冷拔及过程热处理工序：第一次冷变形，通过大变形的退火拉拔充分破
碎晶粒，可以单次拉拔，也可以多次拉拔，累计变形量为20%～40%；第一次过程热处理的温度为550℃～650℃。第二次冷变形，可以单次拉拔，也可以多次拉拔，累计变形量为20%～30%；第二次过程热处理的温度为780℃～870℃。第三次冷变形，通过适量的固溶拉拔变形保证最佳的多边形微细晶粒控制，可以单次拉拔，也可以多次拉拔，累计变形量为15%～30%。
[0017]（5）低温固溶处理工序：低温固溶温度为950℃～1030℃。各实施例所述多火次冷拔及过程热处理和低温固溶处理工序的具体工艺参数见表2。
[0018]表2：多火次冷拔及过程热处理和低温固溶处理工序的具体工艺参数（6）时效处理工序：采用两阶段时效；第一阶段时效，低温固溶后的棒材热装至540℃～620℃加热炉，保温10h～15h；第二阶段时效，以8℃/h～10℃/h降温至460℃～480℃，保温6h～8h后出炉空冷或随炉降温，即可得到所述的冷拔时效棒材。各实施例所述时效处理工序的具体工艺参数见表3。
[0019]表3：所述时效处理工序的具体工艺参数（7）各实施例所得冷拔时效棒材进行检测，检测结果见表4。图1为实施例1所得冷拔时效棒材的晶粒组织，由图1可见，通过三阶段的冷变形和过程热处理，获得含有部分孪
晶的均匀、细小奥氏体晶粒组织。
[0020]表4：所得冷拔时效棒材的检测结果表4中，对比例为采用常规工艺生产的Ni68Cu28AlTi合金棒材。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强镍铜合金冷拔时效棒材的制备方法，其特征在于：其包括多火次冷拔及过程热处理、低温固溶处理和时效处理工序；所述多火次冷拔及过程热处理工序：第一次冷变形的累计变形量为20%～40%，第一次过程热处理的温度为550℃～650℃；第二次冷变形的累计变形量为20%～30%，第二次过程热处理的温度为780℃～870℃；第三次冷变形的累计变形量为15%～30%；所述时效处理工序：采用两阶段时效；第一阶段时效...

【专利技术属性】
技术研发人员：常金宝，陈文，张雲飞，赵英利，孙中华，郭福在，吴迎飞，樊明强，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：