專利名稱：改善金屬抗腐蝕性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于改善金屬，特別是鋼，更特別是高Ni合金的抗腐蝕性的方法。
低溫回火，淺度或深度，特別是后者，最近作為一種提高切削工具，特別是由工具鋼制造的那些切削工具的壽命的方法，吸引了很多的關(guān)注。
令人驚奇的是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)低溫回火可以改善金屬的抗腐蝕性。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種改善金屬抗腐蝕性的方法，所述方法包括使所述金屬經(jīng)受低溫處理。
可經(jīng)受根據(jù)本發(fā)明的方法的金屬包括鋼，特別是不銹鋼，比如舉例來說奧氏體不銹鋼，包括高鎳不銹鋼，如可以商品名INCOLOY得到的那些，和二相不銹鋼。高鎳不銹鋼一般包含至少5重量％Ni，典型地至少8重量％Ni，和可包含25-30重量％Ni。該方法特別適于高鎳合金的處理，如含有至少50重量％鎳的合金，和特別是以商品名HASTELLOY，MONEL和INCONEL可得到的那些類型的合金。
本發(fā)明的低溫處理一般在本領(lǐng)域已知的用于工具鋼的低溫回火程序之后，并且一般包括將金屬冷卻到大大低于室溫的溫度，并使金屬恢復(fù)至室溫。該冷卻可快速進行，如通過將金屬浸入選定溫度的液體中。然而，在許多實施方案中，這可能誘發(fā)金屬中由于熱沖擊而導(dǎo)致的不希望的轉(zhuǎn)變。因此，優(yōu)選金屬的溫度以一種控制的方式降低以避免熱沖擊。金屬可在所選擇的低于室溫的溫度保持一定時間，其范圍可為從幾分鐘，如5-30分鐘，到許多小時，如36-48小時，取決于例如溫度、金屬的本性和金屬的尺寸和體積。
不希望受任何理論束縛，據(jù)信根據(jù)本發(fā)明的低溫處理影響金屬的低溫應(yīng)力釋放，減少應(yīng)力裂紋的發(fā)生，并因此改善金屬的抗腐蝕性。
該方法可運用淺度低溫處理(shallow cryogenic treatment)，例如其中所采用的低于室溫的溫度范圍是-60℃到-90℃。這一方法一般包括通過將金屬暴露于來自沸騰的液氮的蒸汽來冷卻金屬。
在許多實施方案中，優(yōu)選該方法采用深度低溫處理，其中所采用的溫度低于-90℃，優(yōu)選低于-130℃，且最優(yōu)選低于-155℃。特別優(yōu)選所采用的溫度處于-180℃到-195℃的范圍，并且最有利的是從約-185℃到約-190℃。這一方法一般包括通過將金屬暴露于來自沸騰的液氮的蒸汽來冷卻金屬。金屬一般裝入注射液氮的通風(fēng)容器中。將會認(rèn)識到，通過以受控的速度向容器中加入液氮，當(dāng)液氮進入容器而蒸發(fā)時，容器內(nèi)的溫度降低，從而金屬樣品被冷卻。該容器一般是絕熱的以提高冷卻效率。
所采用的冷卻速度可根據(jù)使用者的方便來選擇，但在許多實施方案中被控制在約0.2℃/分鐘-約2℃/分鐘的范圍，例如0.5℃/分鐘-1℃/分鐘。
在儲存了所需的時間周期之后，該金屬可被恢復(fù)到室溫。這可包括金屬的活性加熱(active heating)，或可以包括允許容器的溫度，和因此金屬的溫度升高以恢復(fù)到室溫。在許多實施方案中，溫度以0.5℃-10℃/分鐘，例如2℃-7℃/分鐘，和優(yōu)選約5℃/分鐘的速度升高。
恢復(fù)到室溫之后，金屬優(yōu)選經(jīng)歷一種熱處理，例如采用常規(guī)馬氏體回火操作法的馬氏體回火。該馬氏體回火，包括一個加熱和冷卻的循環(huán)，經(jīng)常重復(fù)數(shù)次，例如2-3次，可在金屬已經(jīng)在室溫儲存一段時間后進行，或者也可在金屬恢復(fù)到室溫的過程之后立即進行。在實施方案中，馬氏體回火包括將金屬加熱到約120℃-175℃，優(yōu)選約150℃，隨后冷卻到室溫。
在許多優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法包括通過從低于室溫，優(yōu)選約-185℃到-190℃，以2-7℃/分鐘，優(yōu)選約5℃/分鐘的速度加熱到約140℃-160℃從而將金屬馬氏體回火。
該低溫處理過程可在已知的用于工具鋼的低溫回火的可商購裝置中進行。這些裝置可進一步包括實現(xiàn)馬氏體回火的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的方法特別適用于改善用于制造過濾器、加熱器、冷卻器、交換器、管道、機械加工設(shè)備等所用金屬的耐腐蝕性。該方法可在給定的商業(yè)制品的制造之前施加于金屬，但優(yōu)選施加于制造之后的制品。該方法特別適合于改善遭受氯化物腐蝕的金屬的抗腐蝕性。具體的商業(yè)制品的例子特別地包括熱交換管、冷卻管、工藝管、特別是化學(xué)工藝管、過濾器、泵、反應(yīng)容器和儲存罐。
在本發(fā)明的方法中，具有給定抗腐蝕性的金屬，或者用這種金屬制造的制品，可被選擇以具有改善的抗腐蝕性，其中通過低溫處理該金屬，優(yōu)選使該金屬經(jīng)歷深度低溫處理來改善抗腐蝕性。
現(xiàn)通過下述實施例不受限制地闡明本發(fā)明的方法。
實施例哈斯特萊合金C276 Schedule 40管通過暴露于隔熱容器中的液氮蒸汽中冷卻至-187℃經(jīng)受低溫處理。冷卻以1℃/分鐘的速度進行，并且將所述管在-187℃保持10小時。隨后讓所述管回暖到室溫，然后通過加熱到150℃經(jīng)受馬氏體回火，而后讓其冷卻到室溫。馬氏體回火過程采用3次加熱/冷卻循環(huán)。
所述管被結(jié)合入用于將苯和三氯化磷反應(yīng)混合物加熱到650℃的反應(yīng)溫度的反應(yīng)容器中作為加熱元件。經(jīng)觀察如此處理的所述管的使用壽命比用同樣級別的哈斯特萊合金制造、暴露于同樣的使用條件、而未經(jīng)低溫處理的管長至少8倍。
權(quán)利要求
1.一種改善金屬抗腐蝕性的方法，所述方法包括使所述金屬經(jīng)受低溫處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述金屬是高Ni合金。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述的低溫處理在-180℃到-195℃的溫度進行。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述低溫處理包括通過使金屬暴露于來自沸騰液氮的蒸汽來冷卻該金屬。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述低溫處理被重復(fù)若干次。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中在所述低溫處理之后，該金屬經(jīng)受熱處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述的熱處理在120℃-175℃的溫度進行。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述金屬包括熱交換管、冷卻管、管道、特別是化學(xué)工藝管、過濾器、泵、反應(yīng)容器和儲存罐。
9.通過根據(jù)權(quán)利要求8的方法生產(chǎn)的熱交換管、冷卻管、管道、特別是化學(xué)工藝管、泵、反應(yīng)容器和儲存罐。
10.低溫處理用于改善金屬抗腐蝕性的應(yīng)用。
全文摘要
提供一種改善金屬，特別是鋼和高鎳含量合金抗腐蝕性的方法。該方法包括使金屬部件經(jīng)受一次或多次低溫處理，任選地隨后進行一次或多次熱處理。低溫處理優(yōu)選采用－90℃到－195℃，最優(yōu)選－180℃到－195℃的溫度。熱處理優(yōu)選采用120°－175℃的溫度。該方法可用于處理金屬部件和元件。提供了通過一種方法生產(chǎn)的熱交換管、冷卻管、管道、特別是化學(xué)工藝管、泵、反應(yīng)容器和儲存罐。
文檔編號C22F1/00GK1795278SQ200480014766
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者T·C·加里森 申請人:艾夫西亞公司