一种用于高温氧化工况下的耐热钢制造技术

本发明专利技术涉及合金钢材料加工技术领域，公开了一种用于高温氧化工况下的耐热钢，在耐热钢本体中降低了铬、镍元素的含量，添加所述含量的氮、钇、钕为辅助增强元素，热处理后再通过等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，持久耐热温度达到1100℃左右，形成的氧化层质地紧密，稳定性高，耐磨性强，不易脱落，本发明专利技术制备得到了一种理想的高温耐热钢，可用于高温氧化工况下的部件使用，从而有效保护部件免受高温气体的氧化以及介质的腐蚀作用，提高了耐热件钢材的高温抗氧化能力和抗蚀性能，提高了部件在恶劣工况下的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温氧化工况下的耐热钢
本专利技术属于合金钢材料加工
，具体涉及一种用于高温氧化工况下的耐热钢。
技术介绍
钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法专利技术之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。随着矿山、冶金、化工、电力等行业的发展，对合金钢的需求也在不断增加，同时对于合金钢材质的机械部件的性能要求也越来越高，尤其是在电力工业中的应用，普遍需要在高温氧化工况下进行长期工作，因此，对于合金钢的耐热耐磨以及抗氧化性能综合质量要求也越来越高，现有的技术中通过添加钒、铬、钛等金属来达到提高合金钢的耐热性的效果，然而也只能实现600℃以下的抗氧化性能，无法满足更高的应用需求，并且，合金元素的添加还会导致钢材的热膨胀系数增大，热传导性降低，易产生应力腐蚀以及晶界腐蚀等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种用于高温氧化工况下的耐热钢。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于高温氧化工况下的耐热钢，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.22-0.26%、Cr：17.1-17.6%、Ni：5.3-5.8%、Mn：1.2-1.7%、Mo：0.6-1.0%、Cu：1.4-1.8%、Si：1.0-1.4%、Y：0.016-0.020%、Nd：0.025-0.028%、S：0.022-0.028%、N：0.16-0.23%、P：0.014-0.017%；余量的铁和不可避免的杂质；将浇注得到的耐热钢本体铸件进行热处理，处理工艺为：以7.8-8.3℃/分钟的升温速度加热至890-910℃，保温90-100分钟后水淬冷却至20-25℃，然后在220-240℃下保温1.0-1.5小时空冷至20-30℃即可；将经过热处理后的合金钢铸件采用等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，具体的，包括以下工艺步骤：将待喷涂铸件预热至180-190℃，使用等离子喷枪喷涂TiAl粉末作为打底层，层厚为4.4-4.6微米，然后喷涂工作层，厚度为21-26微米；喷涂工艺为：喷涂电压为64-66V，电流为620-630A，喷涂距离9.0-9.5厘米，送粉率为22-24克/分钟；工作层粉末按照重量份计由以下成分制成：纳米二氧化钛1.5-1.9份、氧化钡5.0-5.8份、氧化锰10.3-10.6份、碳化硅3.7-3.9份；所述工作层粉末中，纳米二氧化钛粒径大小在5-13纳米之间。优选的，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.23-0.26%、Cr：17.2-17.4%、Ni：5.5-5.7%、Mn：1.2-1.4%、Mo：0.8-1.0%、Cu：1.6-1.8%、Si：1.2-1.4%、Y：0.018-0.020%、Nd：0.026-0.028%、S：0.022-0.024%、N：0.18-0.20%、P：0.014-0.016%；余量的铁和不可避免的杂质。本专利技术相比现有技术具有以下优点：针对现有合金钢钢材制备得到的工件不适用于高温氧化工况下工作的问题，本专利技术提供了一种用于高温氧化工况下的耐热钢，在耐热钢本体中降低了铬、镍元素的含量，添加所述含量的氮、钇、钕为辅助增强元素，热处理后再通过等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，持久耐热温度达到1100℃左右，形成的氧化层质地紧密，稳定性高，耐磨性强，不易脱落，本专利技术制备得到了一种理想的高温耐热钢，可用于高温氧化工况下的部件使用，从而有效保护部件免受高温气体的氧化以及介质的腐蚀作用，提高了耐热件钢材的高温抗氧化能力和抗蚀性能，提高了部件在恶劣工况下的使用寿命，在700℃以上也能保持良好的抗氧化性能以及耐腐蚀性能，解决现有耐热钢在高温下长期运行引起的高温强度、韧性的降低以及发生腐蚀损坏的问题，对各种腐蚀性介质的耐蚀性显著增强，高温氧化状态下组织性能稳定，蠕变极限和强度得到提升，降低了事故的发生率，在高温下具有持久的力学强度以及化学稳定性能，同时，抗磨性好，对于开发高温氧化工况条件下的耐热耐磨钢材料具有重要的研究价值。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术所提供的技术方案。实施例1一种用于高温氧化工况下的耐热钢，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.22%、Cr：17.1%、Ni：5.3%、Mn：1.2%、Mo：0.6%、Cu：1.4%、Si：1.0%、Y：0.016%、Nd：0.025%、S：0.022%、N：0.163%、P：0.014%；余量的铁和不可避免的杂质；将浇注得到的耐热钢本体铸件进行热处理，处理工艺为：以7.8℃/分钟的升温速度加热至890℃，保温90分钟后水淬冷却至20℃，然后在220℃下保温1.0小时空冷至20℃即可；将经过热处理后的合金钢铸件采用等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，具体的，包括以下工艺步骤：将待喷涂铸件预热至180℃，使用等离子喷枪喷涂TiAl粉末作为打底层，层厚为4.4微米，然后喷涂工作层，厚度为21微米；喷涂工艺为：喷涂电压为64V，电流为620A，喷涂距离9.0厘米，送粉率为22克/分钟；工作层粉末按照重量份计由以下成分制成：纳米二氧化钛1.5份、氧化钡5.0份、氧化锰10.3份、碳化硅3.7份；所述工作层粉末中，纳米二氧化钛粒径大小在5-13纳米之间。按照实施例1的方法制备得到直径为15毫米，长度为30毫米的棒状试样，共10件，进行性能测定：参照GB/T13303-1991的标准对试样进行抗氧化性能实验（其中氧化温度为1100℃，持续时间为180小时），测试得到平均氧化速度为0.032g·m-2·h-1，达到了完全抗氧化的等级；参照GB/T231-1984的标准测定试样的硬度，平均值为：579（HB）（实验中，保持无关变量一致）。实施例2一种用于高温氧化工况下的耐热钢，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.24%、Cr：17.3%、Ni：5.6%、Mn：1.3%、Mo：0.9%、Cu：1.7%、Si：1.3%、Y：0.019%、Nd：0.027%、S：0.023%、N：0.19%、P：0.015%；余量的铁和不可避免的杂质；将浇注得到的耐热钢本体铸件进行热处理，处理工艺为：以8.0℃/分钟的升温速度加热至900℃，保温95分钟后水淬冷却至23℃，然后在230℃下保温1.2小时空冷至25℃即可；将经过热处理后的合金钢铸件采用等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，具体的，包括以下工艺步骤：将待喷涂铸件预热至185℃，使用等离子喷枪喷涂TiAl粉末作为打底层，层厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高温氧化工况下的耐热钢，其特征在于，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.22-0.26%、Cr：17.1-17.6%、Ni：5.3-5.8%、Mn：1.2-1.7%、Mo：0.6-1.0%、Cu：1.4-1.8%、Si：1.0-1.4%、Y：0.016-0.020%、Nd：0.025-0.028%、S：0.022-0.028%、N：0.16-0.23%、P：0.014-0.017%；余量的铁和不可避免的杂质；将浇注得到的耐热钢本体铸件进行热处理，将经过热处理后的合金钢铸件采用等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，包括以下工艺步骤：/n将待喷涂铸件预热至180-190℃，使用等离子喷枪喷涂TiAl粉末作为打底层，然后喷涂工作层，喷涂工艺为：喷涂电压为64-66V，电流为620-630A，喷涂距离9.0-9.5厘米，送粉率为22-24克/分钟；/n所述工作层粉末按照重量份计由以下成分制成：纳米二氧化钛1.5-1.9份、氧化钡5.0-5.8份、氧化锰10.3-10.6份、碳化硅3.7-3.9份。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于高温氧化工况下的耐热钢，其特征在于，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.22-0.26%、Cr：17.1-17.6%、Ni：5.3-5.8%、Mn：1.2-1.7%、Mo：0.6-1.0%、Cu：1.4-1.8%、Si：1.0-1.4%、Y：0.016-0.020%、Nd：0.025-0.028%、S：0.022-0.028%、N：0.16-0.23%、P：0.014-0.017%；余量的铁和不可避免的杂质；将浇注得到的耐热钢本体铸件进行热处理，将经过热处理后的合金钢铸件采用等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，包括以下工艺步骤：
将待喷涂铸件预热至180-190℃，使用等离子喷枪喷涂TiAl粉末作为打底层，然后喷涂工作层，喷涂工艺为：喷涂电压为64-66V，电流为620-630A，喷涂距离9.0-9.5厘米，送粉率为22-24克/分钟；
所述工作层粉末按照重量份计由以下成分制成：纳米二氧化钛1.5-1.9份、氧化钡5.0-5.8份、氧化锰10.3-10.6份、碳化硅3.7-3.9份。


2.如权利要求1所述一种用于高温氧化工况下的耐热钢，其特征在于，所述处理工艺为：以7...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭世龙，郭启军，
申请(专利权)人：安徽百圣鑫金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34