一种马氏体耐热钢及其生产方法技术

一种马氏体耐热钢，其特征在于，所述马氏体耐热钢的化学成分及其质量百分含量为：

【技术实现步骤摘要】
一种马氏体耐热钢及其生产方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体属于马氏体耐热钢

。

技术介绍

[0002]目前火力发电是电源结构的主体，如何提高燃煤转换效率已成为亟待解决的难题之一
。
[0003]超临界
、
超超临界发电机组的燃煤转换效率远高于传统发电机组，制约超临界
、
超超临界发电机组发展的一个关键问题是材料制备技术，尤其是汽轮机转子
、
大口径锅炉管道等关键部件的生产和研发，要求材料在
620℃、20MPa
以上的蒸汽中时仍能保持较高的强度和抗氧化腐蚀性能
。
[0004]用于
USC
机组大口径锅炉管道的
G115
马氏体耐热钢，生产工艺难度较大
。
[0005]公开号
CN108866453A
专利，公开了一种马氏体耐热钢及其制备方法，该专利技术通过合理的成分设计和回火工艺优化，改善了析出相碳氮化物的形态和分布，提高了材料的高温强韧性能，但成分设计时未添加晶界强化元素，影响了材料的高温蠕变和持久性能
。
[0006]公开号
CN113186470A
专利，公开了一种马氏体耐热钢材料及其制备方法，该专利技术的特点是优化了
W、Mo、B
等含量，重点提高了材料的冲击韧性和冷热加工性，但材料的高温抗氧化性能以及耐蚀性能不是特别突出
。
[0007]因此，研发一种成分体系更完善
、
生产工艺更简便
、
产品性能更全面的马氏体耐热钢是
USC
机组发展的重中之重
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的：首先是通过合理的成分设计，提供一种含
Ta、La、Ce
等元素的马氏体耐热钢，提高其强韧性
、
高温抗氧化性等综合性能，其次提供了一种洁净化
、
均质化生产工艺，确保了材料组织性能的延续性
。
[0009]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是：一种马氏体耐热钢，所述马氏体耐热钢的化学成分及其质量百分含量为：
C 0.08
～
0.12
％
、Si 0.8
～
1.2
％
、Mn 0.3
～
0.5
％
、P≤0.008
％
、S≤0.005
％
、Cr 8.7
～
9.3
％
、W 2.7
～
3.3
％
、Mo 1.8
～
2.2
％
、Nb 0.05
～
0.10
％
、Ta 0.03
～
0.05
％
、V 0.08
～
0.12
％
、La 0.05
～
0.10
％
、Ce 0.01
～
0.05
％
、La+Ce≥0.08
％
、B 0.005
～
0.010
％
、N 0.010
～
0.015
％，余量为
Fe
和不可避免杂质
。
[0010]上述的一种马氏体耐热钢的生产方法：所述马氏体耐热钢通过电渣重熔得到，所述电渣重熔过程所用渣成分及其质量百分含量为：
CaF2：
60
～
65
％
、CaO
：
14
～
16
％
、Al2O3：
10
～
13
％
、SiO2：4～7％
、B2O3：2～3％
、La2O3：2～3％
、Ce2O3：1～2％
。
[0011]进一步的，所述电渣重熔过程保护气体为氩氮混合气体，氩氮体积比为
18
～
20。
[0012]进一步的，所述电渣重熔过程使用的自耗电极，通过真空感应炉冶炼
、
浇注工序得到，所述真空感应炉冶炼工序，钢液的氮合金化采用气相增氮方式进行，氮分压
20000
～
40000Pa
，保持
40
～
60min。
[0013]进一步的，所述真空冶炼工序，所用坩埚为氧化锆预制坩埚
,
所述预制坩埚制作方法为采用压机设备进行预压制成型后
,
在高温下烧结而成的坩埚
。
[0014]本专利技术所述钢中成分含量
、
冶炼过程所用合金中成分含量
、
渣中成分含量均为质量百分含量
。
[0015]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0016](1)
成分设计时做了全面优化，复合添加
8.7
～
9.3
％
Cr
和
0.8
～
1.2
％
Si
，保障基体具有优异的高温抗氧化性能；添加适量的
W、Mo
等元素，提高材料的热强性能；设计不添加
Co
，以免降低钢的韧性；优化
C、Nb、V、B、N
含量，细化晶粒，提高沉淀强化效果，提高钢的强韧性；此外，
Nb、V
等强碳化物元素的加入，也可促使
Cr、Mo
等元素溶入固溶体，提高基体强度
。
[0017](2)
设计添加适量的
Ta
，与
Nb
共同作用下，有效补偿因
Mo
含量较高引起的抗氧化性能的下降；设计复合添加适量的稀土
La、Ce
，增加晶界结合力，提高材料的高温晶界强度；
La、Ce
还可将原氧化膜次相结构
FeO+Cr2O3转变为化学温度性更高的
La2O3+CeO2结构，显著提高高温抗氧化能力
。
[0018](3)
该专利技术冶炼工艺为真空感应熔炼
+
电渣重熔
。
真空感应炉坩埚选用化学稳定性非常高的氧化锆预制坩埚，大幅度减少坩埚供氧；氮合金化采用气相增氮方式，避免传统增氮合金氮化锰铁
、
氮化铬铁等带入的外来杂质，熔炼后钢水洁净度高，
P、S
等杂质含量和夹杂物数量低；电渣重熔工序，设计与成分相匹配的
CaF2‑
CaO
‑
Al2O3‑
SiO2‑
B2O3‑
La2O3‑
Ce2O3渣系，确保各成分的精确控制；较低的熔炼速度亦可提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种马氏体耐热钢，其特征在于，所述马氏体耐热钢的化学成分及其质量百分含量为：
C 0.08
～
0.12%、Si 0.8
～
1.2%、Mn 0.3
～
0.5%、P ≤0.008%、S ≤0.005%、Cr 8.7
～
9.3%、W 2.7
～
3.3%、Mo 1.8
～
2.2%、Nb 0.05
～
0.10%、Ta 0.03
～
0.05%、V 0.08
～
0.12%、La 0.05
～
0.10%、Ce 0.01
～
0.05%、La+Ce ≥0.08%、B 0.005
～
0.010%、N 0.010
～
0.015%
，余量为
Fe
和不可避免杂质
。2.
根据权利要求1所述的一种马氏体耐热钢的生产方法，其特征在于，所述马氏体耐热钢通过电渣重熔得到，所述电渣重熔过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福利，吕晗，王育飞，齐紫阳，郭瑞华，王傲，严文谨，冯小雷，田绍鹏，
申请(专利权)人：河钢集团有限公司河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：