一种新型奥氏体耐热不锈钢制造技术

本发明专利技术公开了一种新型奥氏体耐热不锈钢，属于合金钢领域。该奥氏体耐热不锈钢，按重量百分比计算，所含成分如下：Ｃ：０．０４－０．０８％；Ｓｉ：２．０５－２．８０％；Ｍｎ：１．３－２．０％；Ｐ：≤０．０３５％；Ｓ：≤０．０３０％；Ｃｒ：２３．５－２６．０％；Ｎｉ：１９．２－２２．０％；Ｎ：０．０８％；Ｃｏ：０．２０－１．５０％；Ｍｏ：０．１０－０．２０％；Ｘｔ：０．０１－１．０％；余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。其制备方法是：原料配制、真空精炼炉冶炼、电渣精炼、锻造、热轧、退火、多道次进行（拉拔→退火→拉拔），得到奥氏体耐热不锈钢成品。本发明专利技术所设计的奥氏体耐热不锈钢具有成分设计合理、制造工艺稳定，具有优良的高温强度及与之相适应的塑性，较高的抗高温氧化性能，耐腐蚀性、抗疲劳、抗蠕变性能和抗冲击韧性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金钢领域，特别是一种新型奥氏体耐热不锈钢。主要是在高温和强 氧化、强腐蚀的环境下能承受较大应力的结构件用钢。
技术介绍
在航天、舰船、电力、石油化工等领域中，发动机、蒸汽锅炉、蒸汽涡轮、乙烯裂解炉 及制氨转化炉等有关部件被长期使用在高温中，这些部件在高温下承载拉伸、弯曲、扭着、 疲劳和冲击等各种载荷，同时还与高温蒸汽、空气或燃气接触，使表面发生高温氧化或气体 腐蚀。在高温环境下工作，钢和合金将产生原子扩散过程，从而引发金相组织转变，因此这 就要求在该环境中使用的钢种必须具有良好的高温强度及与之相适应的塑性，抗高温氧化 性，同时还要具有足够高的化学稳定性。随着技术的发展，使得其操作温度不断提高，其所 使用部件表面温度已高达1100°C，这将对钢材的性能要求进一步提高。现有技术中，在该环境中所使用的钢种是以HP糸列为主，HP40钢，虽然具有一定 的抗高温氧化性能，但其制造成本高，使用寿命短，增加部件消耗，加大了生产成本，降低了 生产效率。具有体心立方结构的铁素体型耐热钢，在600-650°C温度条件下其蠕变强度会明 显下降。具有面心立方结构的奥氏体耐热钢，虽然在650°C或更高温度具有较高的高温强 度，但因其奥氏体耐热钢中存在硬而脆的σ相，σ相在合金中形成片状且数量达到2-5% 时，晶界出现偏聚会，引起脆化效应，最终导致合金失效，部件损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有奥氏体耐热不锈钢技术中的不足，进一步提高奥氏体 耐热不锈钢的高温强度，显著降低脆化效应，提供“一种新型奥氏体耐热不锈钢”。该奥氏体 耐热不锈钢组分设计合理、制造工艺简单，在900°C下具有优良的高温强度及与之相适应的 塑性，较高的抗高温氧化性能，耐腐蚀性、抗疲劳、抗蠕变性能和抗冲击韧性。其抗拉强度可 达748Mpa，冲击韧性78J，该钢在900°C下循环氧化100小时的氧化增重速度小于0. 005g/ m2,该钢在900°C下时效2000小时硬度HB为89MPa。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的一种新型奥氏体耐热 不锈钢，按重量百分比计算，所含成分如下C 0. 04-0. 08% ； Si 2. 05-2. 80% ；Mn 1. 3-2. 0% ；P ^ 0. 035% ； S ^ 0. 030% ； Cr 23. 5-26. 0% ；Ni 19. 2-22. 0% ；N 0. 08% ；Co 0. 20-1. 50% ；Mo 0. 10-0. 20% ；Xt 0. 01-1. 0% ；余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术一种新型奥氏体耐热不锈钢的制备方法，包括如下步骤1)按奥氏体耐热不锈钢所含成分的重量百分比计算进行原料配制C 0. 04-0. 08% ； Si 2. 05-2. 80% ；Mn 1. 3-2. 0% ；P ^ 0. 035% ； S ^ 0. 030% ； Cr 23. 5-26. 0% ；Ni 19. 2-22. 0% ；N 0. 08% ；Co 0. 20-1. 50% ；Mo 0. 10-0. 20% ；Xt 0. 01-1. 0% ；余量为Fe及不可避免的杂质；2)将按前述配制的原料装入感应炉中冶炼，精炼期温度控制在1540°C -1590 精炼时间25-45分钟；3)电渣精炼，精炼期温度控制在1540°C -1580°C，熔炼电压45-50V，熔炼电流2600-3000A ；4)锻造，锻造温度1180°C _950°C，开锻温度1180°C ；5)热轧，热轧温度1150°C _900°C，开轧温度1150°C ；6)退火，退火温度9500C -10400C，水冷时间1. 5小时;7)多道次进行拉拔一退火一拉拔，得到奥氏体耐热不锈钢成品。步骤7)中所述的拉拔采用单车进行。步骤7)中所述的退火，其退火温度为950°C -1040°C，退火保温1小时。步骤2)中所述的配制的原料装入感应炉中冶炼，其装料顺序为碳C-纯铁Fe-金 属铬Cr-镍板Ni-硅Si-锰Mn-钴Co-钼Mo，所述稀土 Xt在出炉前5分钟内一次加入钢液 中充分搅拌均勻。本专利技术一种新型奥氏体耐热不锈钢所设计成分的原理如下C:非常有效的硬化和固溶强化组元，保证高温强度。但常常作为裂纹源出现，如含 量过高容易形成脆硬组织而引发延迟裂纹，其成分重量％限制在0. 04-0. 08% ；Mn:脱氧和脱硫作用，确保抗氧化性的重要元素，其成分重量％限制在 1. 3-2. 0% ；Si 脱氧、提高屈服强度、耐高温腐蚀性，其成分重量％限制在2. 05-2. 80% ；Ni 镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能 力，在高温下有防锈和耐热能力。提高材料韧性，对强度的提高也有贡献，其成分重量％限 制在 19. 2-22. 0% ；Cr 确保抗氧化性、耐高温腐蚀性、提高高温强度不可缺少的元素，含量过低，不能 显现效果，含量过高，强度和韧性显著降低，其成分重量％限制在23. 5-26. 0% ；N 在材料中起固溶、发挥其微细分散强化作用，可扩大和稳定奥氏体，N与其他合 金元素形成强化相，增加沉淀强化相的数量，有利于加强沉淀强化效应，该专利技术中，N元素的 加入主要起到抑制σ相的作用，其成分重量％限制在0.08% ；S、P:是材料中不可避免的有害杂质元素，其含量越低越好，其成分重量％，P: 彡 0. 035%, S 彡 0. 030% ；Co 本专利技术中Co的加入可提高原子间的结合力，减缓扩散，起到固溶强化作用，与 Mo结合其固溶强化效果更好，有效提高强度。其成分重量％限制在0.20% ；Mo:钼能使钢的晶粒细化，显著提高晶界的结合力，强化晶界，提高淬透性和热强 性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。本专利技术中与硅、铬结合，有提高抗腐蚀性和 抗氧化的作用，其成分重量％限制在0. 10% ；Xt 材料中加入稀土，与Cr、Si的复合作用下具有良好的抗氧化性，稀土是强还原性元素，稀土与硫有很大的亲和力，在溶池中不仅具有脱氧作用，还具有明显脱硫改善硫化 物夹杂的尺寸、形态和分布作用，减少材料中的夹杂物含量，可以改变夹杂物的组成、形态、 分布和性质，抑制这些夹杂物在晶界中的偏析，从而改善了耐热钢的各种性能，本专利技术中成 分重量％限制在0.01-1.0%。采用本专利技术所设计制造的新型奥氏体耐热不锈钢与现有技术相比，具有如下优占.^ \\\ ·1.成分设计合理、制造工艺简单，在900°C下具有优良的高温强度及与之相适应 的塑性，较高的抗高温氧化性能，耐腐蚀性、抗疲劳、抗蠕变性能和抗冲击韧性。2.因在本耐热钢中合理设计添加了 Co、Mo及N元素，脆化现象降低，有效改善耐 热钢的力学性能，显著提高高温强度；3.本专利技术其抗拉强度可达748Mpa，冲击韧性78，该钢在900°C下循环氧化100小 时的氧化增重速度小于0. 005g/m2,该钢在900°C下时效2000小时硬度HB为89MPa。在 iioo°c高温下长期工作具有较高强度与耐腐蚀能力，其高温应力强度稳定；4.又因加入了微量的稀土元素和采用了特殊的制备工艺，确保耐热钢具有优良的 耐腐蚀性、抗疲劳、抗蠕变性及可加工性能；5.本耐热钢所制作的在高温和强氧化、强腐蚀的环境下工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型奥氏体耐热不锈钢，其特征在于，按重量百分比计算，所含成分如下：　　Ｃ：０．０４－０．０８％；－Ｓｉ：２．０５－２．８０％；Ｍｎ：１．３－２．０％；　　Ｐ：≤０．０３５％；　Ｓ：≤０．０３０％；　Ｃｒ：２３．５－２６．０％；　　Ｎｉ：１９．２－２２．０％；Ｎ：０．０８％；　Ｃｏ：０．２０－１．５０％；　　Ｍｏ：０．１０－０．２０％；Ｘｔ：０．０１－１．０％；　　余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：华大凤，王树平，
申请(专利权)人：江苏新华合金电器有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]