[發(fā)明專利]Cr-Ni系抗高溫氧化奧氏體耐熱鋼棒材及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110363856.1
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102383050A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立民;劉正東;楊鋼;包漢生;李密
• 申請（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;B21J5/00
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐熱鋼棒材技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Cr-Ni系抗高溫氧化奧氏體耐熱鋼棒材及其制備方法，適用于冶金、機(jī)械、化工等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，耐熱鋼經(jīng)常被用來制造電站、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、航空發(fā)動機(jī)等重要零件。為了滿足各種部件在較高溫度下工作的需要，國際以及國內(nèi)發(fā)展了一系列的用于高溫下工作的耐熱鋼及合金。這些耐熱鋼按照組織可以分為珠光體型耐熱鋼、馬氏體型耐熱鋼、奧氏體型耐熱鋼、鐵素體型耐熱鋼以及沉淀硬化型耐熱鋼。珠光體型耐熱鋼通常屬于低合金耐熱鋼，工作溫度一般可達(dá)600～620℃；馬氏體型耐熱鋼以12％Cr型為主，主要用于制造汽輪機(jī)葉片、轉(zhuǎn)子等部件，工作溫度為550～650℃；鐵素體型耐熱鋼中含Cr量通常超過12％，但由于其綜合性能較差，所以其應(yīng)用受到限制；沉淀硬化型耐熱鋼以17-4PH和15-5PH為代表，這類鋼在540～650℃范圍內(nèi)具有較高的熱強(qiáng)性和足夠的抗氧化性。

奧氏體型耐熱鋼是耐熱鋼中的重要一類，由于其工作溫度高，在較高溫度下具有較高的熱強(qiáng)性和優(yōu)異的抗氧化性而越來越受得人們的重視。這類耐熱鋼的代表鋼種是含Cr量高于8％的Cr-Ni系奧氏體耐熱鋼，如18Cr-8Ni、25Cr-20Ni等。一般制作用于600℃以上承受較高應(yīng)力的部件，其抗氧化性可達(dá)850～1250℃，是耐熱鋼中抗氧化性最高的一類耐熱鋼。0Cr25Ni20(美國牌號AISI?310S)由于合金含量高，尤其是Cr含量高達(dá)25％，從而在這類鋼種具有優(yōu)異的抗氧化性能。在上世紀(jì)九十年代日本人發(fā)明了NAR-AH4耐熱鋼，是以310S為基礎(chǔ)，在鋼中添加了N元素，降低了Ni含量，從而達(dá)到了與310S相近的抗氧化性能，后者在1000～1100℃具有良好的抗氧化性能。

鋼材棒材的成型工藝常用的有鍛造或者軋制，鍛造是通過鍛錘或者快鍛機(jī)對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能，一定形狀和尺寸工件的加工方法，軋制是將金屬坯料通過一對旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙(各種形狀)，因受軋輥的壓縮使材料截面減小，長度增加的壓力加工方法，通過軋制可以實現(xiàn)高效、快速的生產(chǎn)。無論熱鍛還是熱軋溫度對鋼材的性能以及成材率影響都是至關(guān)重要的。溫度過高，鋼材內(nèi)部組織粗大，晶界弱化，容易造成廢品和性能不合，溫度過低則造成抗力過大，鋼材易出現(xiàn)裂紋而報廢，因此在熱加工過程中選擇合適的開鍛和終鍛溫度非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Cr-Ni系抗高溫氧化奧氏體耐熱鋼棒材及其制備方法，獲得了具有高純凈度、高強(qiáng)度、良好抗氧化性的耐熱鋼熱鍛棒材。

本發(fā)明的奧氏體耐熱鋼棒材的化學(xué)成分重量百分比為：C：0.08～0.18％，Si：0.2～1.2％，Mn：0.50～1.50％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：22.0～32.0％，Ni：12.0～18.0％，Mo：0.3～1.0％，N：0.08～0.32％，Al：0.5～1.5％，(La+Ce)：0.005～0.05％，其中氧含量不大于40ppm(即≤0.004％)。余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的工藝包括真空冶煉、鍛造；在工藝中控制如下技術(shù)參數(shù)：

鋼錠開坯溫度1160℃±10℃，開鍛溫度1140±10℃，終鍛溫度為900～930℃，鍛后空冷。鍛造后的棒材具有良好的熱強(qiáng)性和抗氧化性能。

本發(fā)明的關(guān)鍵在于：通過鋼中合金元素的合理優(yōu)化以及氣體元素的合理控制，得到了高熱強(qiáng)性、高抗氧化性與夾雜物少的高性能耐熱鋼。同時，通過選擇合適的熱加工參數(shù)，生產(chǎn)出了符合要求的熱鍛棒材。