節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼，該耐熱不銹鋼具有如下的成分及質(zhì)量百分比：C≤0.2%，Mn≤1.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，Al2.0-3.5%，Ni10.0-16.0%，Cr15.0-23.0%，Si≤1.5%，Ce或者Y0.05-0.5%，其余部分為鐵。該耐熱不銹鋼具有良好高溫力學(xué)性能和抗氧化性能；生產(chǎn)成本低，顯著減少對(duì)貴金屬的依存度，從而為國(guó)家資源節(jié)約做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。該耐熱不銹鋼合金材料的室溫抗拉強(qiáng)度在600～800Mpa范圍，屈服強(qiáng)度σ0.2在220～400Mpa范圍，斷裂延伸率在40～70%范圍，該合金的抗氧化性能優(yōu)于310S鋼。
【專利說(shuō)明】【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼合金材料，屬鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng) 域。 節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼 【背景技術(shù)】
[0002] 耐熱鋼是在高溫條件下使用的具有抗氧化性和足夠的高溫強(qiáng)度以及良好的耐熱 性能的鋼，廣泛應(yīng)用于冶金、航空及火力發(fā)電等行業(yè)?？寡趸阅苁悄蜔徜撌滓紤]的因 素。目前，常用Fe基或Ni基耐熱高溫合金基本上是通過(guò)表面生成的Cr203層起到抗氧化 效果。而與Cr203相比，在高溫工作環(huán)境下，A1203更具有保護(hù)作用。A1203保護(hù)膜不僅致 密、堅(jiān)固，且不易揮發(fā)，在120(Tl250°C仍具有較高的穩(wěn)定性。A1203的生長(zhǎng)速度比Cr203低 1?2個(gè)數(shù)量級(jí)，而且從熱力學(xué)角度看，A1203具有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)，在一些含鎳 的耐熱鋼中，當(dāng)鎳鋁在一定的配比和溫度條件下可以形成金屬間化合物Ni3Al ( γ '相），從 而可以達(dá)到自身的固溶、析出及與奧氏體基體的共格應(yīng)變?nèi)N強(qiáng)化效果。因此，在耐熱鋼中 加入適當(dāng)?shù)匿X可明顯提高耐熱鋼的高溫抗氧化性，使其具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能和抗氧化 性能。310S是美國(guó)鑄造學(xué)會(huì)開(kāi)發(fā)的鉻鎳耐熱奧氏體不銹鋼。自問(wèn)世以來(lái)，310S耐熱鋼就以 其良好的蠕變性能、耐高溫腐蝕性能及機(jī)械加工性能，開(kāi)始廣泛應(yīng)用在石化裝置的高溫部 件上。隨著國(guó)內(nèi)不銹鋼產(chǎn)能和表觀消費(fèi)需求的進(jìn)一步持續(xù)增長(zhǎng)，鉻和鎳資源匱乏的問(wèn)題已 被越來(lái)越多的人們共識(shí)。為了降低原料成本，在310S的基礎(chǔ)上，通過(guò)以鋁替鉻，同時(shí)降低鎳 含量，開(kāi)發(fā)出一種新的節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼。本合金具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)顯著 減少對(duì)貴金屬的依存度，從而為國(guó)家資源節(jié)約做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好高溫力學(xué)性能和抗氧化性能的節(jié)鉻節(jié)鎳型 高錯(cuò)耐熱不銹鋼。
[0004] 本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的： 節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼，該耐熱不銹鋼具有如下的成分及質(zhì)量百分比：C < 0. 2%， Μη 彡 1. 5%，P 彡 0· 03%，S 彡 0· 03%，Α12· 0-3. 5%，NilO. 0-16. 0%，Crl5. 0-23. 0%，Si 彡 1. 5%， Ce或者Y 0. 05-0. 5%，其余部分為鐵。
[0005] 本發(fā)明節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼合金材料采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在澆 鑄前將稀土中間合金投入；中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金； 兩者的組成分別為：Fe-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5% ;Fe_Y中間合金中Y的 質(zhì)量百分含量為15% ;經(jīng)綜合配料熔制后，澆注成型，經(jīng)熱鍛和固溶處理，最終制得節(jié)鉻節(jié) 鎳型高鋁耐熱不銹鋼。該成分范圍內(nèi)的鋼在熱鍛后再經(jīng)一定溫度固溶處理，室溫抗拉強(qiáng)度 在600?800Mpa范圍，屈服強(qiáng)度σ 〇. 2在220?400Mpa范圍，斷裂延伸率在40?70%范 圍，該合金的抗氧化性能優(yōu)于310S鋼。
[〇〇〇6] 本發(fā)明的機(jī)理如下： 根據(jù)合金化原理，以鋁代鉻，降低合金中的鉻含量；同時(shí)在高溫條件下，鋁在合金表面 形成致密的氧化鋁層，提高耐熱鋼的高溫抗氧化性，使其具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能和抗氧 化性能。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果： 常用Fe基或Ni基耐熱高溫合金基本上是通過(guò)表面生成的Cr203層起到抗氧化效果。 而與Cr203相比，在高溫工作環(huán)境下，A1203更具有保護(hù)作用。A1203保護(hù)膜不僅致密、堅(jiān) 固，且不易揮發(fā)，在120(Tl250°C仍具有較高的穩(wěn)定性。A1203的生長(zhǎng)速度比Cr203低1? 2個(gè)數(shù)量級(jí)，而且從熱力學(xué)角度看，A1203具有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)，在一些含鎳的 耐熱鋼中，當(dāng)鎳鋁在一定的配比和溫度條件下可以形成金屬間化合物Ni3Al ( γ '相），從而 可以達(dá)到自身的固溶、析出及與奧氏體基體的共格應(yīng)變?nèi)N強(qiáng)化效果。本發(fā)明可明顯提高 耐熱鋼的高溫抗氧化性，具有良好高溫力學(xué)性能和抗氧化性能。并且具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)， 同時(shí)顯著減少對(duì)貴金屬的依存度，從而為國(guó)家資源節(jié)約做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。本發(fā)明節(jié)鉻節(jié)鎳型 高鋁耐熱不銹鋼合金材料的室溫抗拉強(qiáng)度在600?800Mpa范圍，屈服強(qiáng)度σ 〇. 2在220? 400Mpa范圍，斷裂延伸率在40?70%范圍，該合金的抗氧化性能優(yōu)于310S鋼。 【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[〇〇〇9] 實(shí)施例1 : 一種節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼，該耐熱不銹鋼具有如下的成分及質(zhì)量百分比：
【權(quán)利要求】
1.節(jié)鉻節(jié)鎳型高鋁耐熱不銹鋼，其特征在于：該耐熱不銹鋼具有如下的成分及質(zhì) 量百分比：C 彡 0· 2%，Μη 彡 1. 5%，P 彡 0· 03%，S 彡 0· 03%，A12. 0-3. 5%，NilO. 0-16. 0%， Crl5. 0-23. 0%，Si 彡 1. 5%，Ce 或者 Y 0· 05-0. 5%，其余部分為鐵。
【文檔編號(hào)】C22C38/40GK104060186SQ201410324879
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】李鈞, 肖學(xué)山, 徐裕來(lái), 冉慶選, 劉慶, 謝耀平 申請(qǐng)人:上海大學(xué)興化特種不銹鋼研究院