專利名稱：一種高Cr高Ni抗氧化耐熱鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐熱鋼，特別是涉及一種高Cr高Ni抗氧化耐熱鋼，屬于國際專利 分類表中的C22C38/00(2006. 01)1技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
耐熱鋼是指具有高于450°C的工作溫度，并有一定強度和抗氧化、耐腐蝕能力的鋼 種，廣泛用于制造鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機、高溫爐和石油化工等設備的構(gòu)件。國際上有關(guān)耐熱 鋼的研究起步比較早，尤其美國、日本和德國等發(fā)達國家早在上世紀50年代開始在石油化 工、能源動力、燃氣輪機上廣泛使用耐熱鋼，并形成各自的專用標準。近年來，隨著全球能源 需求量的不斷劇增，在能源動力和燃氣輪機方面耐熱鋼的需求潛力巨大，尤其在火力發(fā)電 方面。有關(guān)耐熱鋼的研究起步較晚，但耐熱鋼普通存在的不足為使用壽命短，主要由于 合金在約400 850°C保溫或緩慢冷卻時，在晶界上析出Cr23C6,使其周圍基體形成貧Cr區(qū)， 極易發(fā)生嚴重的晶間腐蝕，并隨鋼中含C量的增加，晶界腐蝕的傾向越大。最為嚴重的是該 耐熱鋼焊接及熱影響區(qū)(550 800°C)晶界腐蝕尤為嚴重，甚至導致晶粒剝落，鋼件脆斷， 從而縮短合金的使用壽命。本發(fā)明是以上述情況為背景而進行的，其目的在于通過抑制伴隨650°C附近長 時間使用的高溫蠕變強度的顯著降低，提供在長時間可具有優(yōu)異的高溫特性、耐久性等的 新型耐熱鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，通過高純度冶煉技術(shù)，提 供一種高Cr高M抗氧化耐熱鋼，本發(fā)明通過適當調(diào)整耐熱鋼的化學成分，在提高其高溫強 度的同時，明顯改善高溫抗氧化性能；還采用高純度冶煉技術(shù)，嚴格控制微量雜質(zhì)元素S、 P，有效預防在耐熱鋼鑄件的制備過程中的二次污染，提高耐熱鋼鑄件制造的合格率，增加 生產(chǎn)效率，降低制造成本，在生產(chǎn)高質(zhì)量耐熱鋼鑄件的前提下，提高產(chǎn)品的市場競爭力。為了保證合金具有足夠的抗氧化、抗變形、抗冷熱疲勞性能，尺寸穩(wěn)定性等要求， 生產(chǎn)高質(zhì)量耐熱鋼鑄件在滿足承溫能力要求的同時，還要具有很好的緊湊型、低重量、制造 成本低、長期使用可靠的特點。為此化學成分設計上，根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗大幅度調(diào)整Cr、 Ni,Nb和稀土元素含量，極大改善現(xiàn)有耐熱鋼合金的高溫性能和抗氧化性能，從根本上解決 國內(nèi)現(xiàn)有的同類型耐熱鋼合金壽命短、易變形的不足。在耐熱鋼合金成分設計過程中，重點研究了 Cr、Ni和Nb對合金組織結(jié)構(gòu)的影響， 適當增加合金中Cr、Nb等強碳化物形成元素含量，能顯著增加高溫-Cr的高溫穩(wěn)定性，進而 提高合金的抗氧化性能和熱強性。本發(fā)明給出的這種耐熱鋼合金的成分特點是在奧氏體不銹鋼基礎(chǔ)上加入Si、Cr、 Ni、Nb而形成的，使用溫度超過1000°C，顯微組織為奧氏體，含有少量的鐵素體組織，同時
3具有優(yōu)良的抗氧化性能。由于耐熱鋼合金長期工作時，會發(fā)生合金元素的重新分配現(xiàn)象，即碳化物形成元 素Cr、Mo向碳化物內(nèi)擴散、富集，而造成固溶體合金元素貧化，導致熱強性下降。本發(fā)明給 出的這種耐熱鋼采用加入強碳物形成元素Nb等從而阻止合金元素擴散聚集的再分隊提高 鋼的熱強性。故該鋼種使用溫度可達1050°C，并具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)，原子排列比較緊 密。固溶原子的擴散速度緩慢。高溫強度較高，具有良好的塑性、韌性、可焊性和冷成型等 優(yōu)點。本發(fā)明給出的這種耐熱鋼采用復雜合金化，加入大量的M，Cr等合金元素，通過固溶 強化，時效沉淀強化和晶界強化，使其獲得足夠的高溫強度和其它綜合性能。本發(fā)明給出的技術(shù)方案是這種高Cr高M抗氧化耐熱鋼，其特點是合金成分以質(zhì) 量％表示為碳(C):0. 01 0. 5%、鉻(Cr) 20 ；35%、鈮(Nb) :0. 01 3%、硅(Si)0. 015 3%、猛(Mn) :1. 0 5. 0%、鎳(Ni) 10 20%，余量由鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)組成。為更好的完成本發(fā)明的目的，所述這種高Cr高M抗氧化耐熱鋼的最佳合金成分 以質(zhì)量％表示為碳(C):0.3%、鉻(Cr) :20%、鈮(Nb) 3%,硅(Si)1. O0AM (Mn) :1.0%、鎳(Ni) 10%,余量由鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是過適當調(diào)整耐熱鋼的化學成分，在提高其 高溫強度的同時，明顯改善高溫抗氧化性能；還采用高純度冶煉技術(shù)，嚴格控制微量雜質(zhì)元 素S、P，有效預防在耐熱鋼鑄件的制備過程中的二次污染，提高耐熱鋼鑄件制造的合格率， 增加生產(chǎn)效率，降低制造成本，在生產(chǎn)高質(zhì)量耐熱鋼鑄件的前提下，提高產(chǎn)品的市場競爭 力。
具體實施例方式實施例本發(fā)明獲得的最佳方案以質(zhì)量％表示，含有碳(C) :0. 3%、鉻(Cr) :20%、鈮 (Nb) :3%、硅(Si) :1.0%,M (Mn) :1. 0%、鎳(Ni) ，余量由鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì) 組成。本發(fā)明給出的這種高Cr高M抗氧化耐熱鋼的合金高純度冶煉工藝為在加料后送電10分鐘左右時，用電功率達到80KW，繼續(xù)升溫到20分鐘時功率達到 120KW以上，爐料開始溶化，升溫到30分鐘后，功率達到150KW時鋼水化清，開始扒渣、取樣 化驗，根據(jù)化驗結(jié)果補加合金料，升溫到48分鐘后，開始測溫，溫度在1650°C時開始澆注。 其中冶煉過程中各金元素燒損率見下表合金冶煉過程中各合金元素燒損率
權(quán)利要求
1.一種高Cr高Ni抗氧化耐熱鋼，其特征在于耐熱鋼的合金成分以質(zhì)量％表示為 碳(C) :0. 01 0. 5%、鉻(Cr) 20 ；35%、鈮(Nb) :0. 01 3%、硅(Si) 0. 015 3%、錳(Mn) 1. 0 5. 0%、鎳(Ni) 10 20%， 余量由鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Cr高M抗氧化耐熱鋼，其特征在于所述耐熱鋼的最佳合 金成分以質(zhì)量％表示為碳(C) :0.3%、鉻(Cr). :20%、鈮(Nb) 3%, 硅(Si) 1. O0AM (Mn) 1. 0%M (Ni) 10%, 余量由鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)組成。
全文摘要
一種高Cr高Ni抗氧化耐熱鋼，其特點是合金成分以質(zhì)量％表示為碳(C)0.01～0.5％、鉻(Cr)20～35％、鈮(Nb)0.01～3％、硅(Si)0.015～3％、錳(Mn)1.0～5.0％、鎳(Ni)10～20％，余量由鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)組成。本發(fā)明通過適當調(diào)整耐熱鋼的化學成分，在提高其高溫強度的同時，明顯改善高溫抗氧化性能；還采用高純度冶煉技術(shù)，嚴格控制微量雜質(zhì)元素S、P，有效預防在耐熱鋼鑄件的制備過程中的二次污染，提高耐熱鋼鑄件制造的合格率，增加生產(chǎn)效率，降低制造成本，在生產(chǎn)高質(zhì)量耐熱鋼鑄件的前提下，提高產(chǎn)品的市場競爭力。
文檔編號C22C38/58GK102086498SQ200910220420
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者石國義, 石振勇, 石振杰 申請人:沈陽鑫火鑄造有限公司