[發明專利]一種低合金耐熱高強鋼構件的制備及熱處理方法

無效

• 申請號: 201110392208.9
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102433513A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 楊學焦
• 申請（專利權）人: 楊學焦
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;C23C8/22;C21D1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋼鐵材料構件，尤其是一種低合金耐熱高強鋼構件的制備及熱處理方法。

背景技術

高溫條件下(通常指材料熔點的0.3-0.5倍以上的溫度)，具有抗氧化性和足夠高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼稱為耐熱鋼，而耐熱鋼中最具代表性的一類是低合金耐熱高強鋼，例如我國的15CrMo即是一種典型的低合金耐熱高強鋼，15CrMo因其良好的耐熱性能、力學性能、耐腐蝕性能而被廣泛使用于鍋爐、石油化工、煤轉化、汽機輪缸體、火電、核電等使用條件苛刻、腐蝕介質復雜的大型設備的管道、容器、零部件等。

然而隨著現代工業的飛速發展，15CrMo耐熱高強鋼已經越來越難以滿足工業設備在強韌性、蠕變性、焊接性等方面更高的要求，優化合金成分、調整冶煉、軋制等生產工程中的工藝參數日益成為人們對于改善15CrMo鋼所關注的焦點。同時，由于要獲得需要的優異的耐磨性和耐疲勞性等，還需要對其進行滲碳淬火等熱處理，而這往往使得產品產生一定的形變而影響產品的尺寸精度。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的即在于優化設計15CrMo鋼的成分，以及調整冶煉、軋制、熱處理等的工藝參數，從而制備得到一種強韌性、耐蝕性、焊接性優異且熱處理后變形小的新型低合金耐熱高強鋼構件產品。

本發明所采用的技術方案如下：一種低合金耐熱高強鋼構件的制備及熱處理方法，其包括以下步驟：

第一，設計所述低合金耐熱高強鋼的成分，以重量百分含量計(％)，包含：C?0.09-0.11，Si?0.06-0.2，Mn?0.06-0.35，Cr?1.3-1.5，Mo?0.35-0.45，P≤0.009，S≤0.006，Ni?0.2-0.4，Cu0.01-0.08，V?0.3-0.4，Nb?0.1-0.2，W?0.2-0.5，Ti?0.005-0.02，余量為Fe和不可避免的雜質；

第二，冶煉澆注，包括電弧爐初煉，鋼包RH處理和LF處理，控制鋼液符合化學成分要求后澆注，其中鋼包精煉時以3atm以上的壓力進行吹氬至少5分鐘，以有利于雜質的上浮去除；

第三，軋制，包括均熱處理，軋制和冷卻，其中均熱處理是在約1100-1150℃的加熱爐中均熱至少4-6小時，軋制的開軋溫度約為1000-1100℃、終軋溫度約為840-880℃，冷卻速度約為5-10℃/s、終冷溫度約為650-680℃。

第四，構件的加工，將軋制后的低合金耐熱高強鋼加工成需要的尺寸和形狀，制備得到構件；

第五，構件的熱處理，將構件以豎直的狀態放入滲碳處理爐后，加熱到約870-900℃，并以約80-100滴/分鐘的速度滴入甲醇，同時通過控制丙烷的流量維持爐內碳勢在0.8-0.9％，進行擴散滲碳處理約2-2.5小時，隨后將構件預冷到約750-780℃同時降低爐內碳勢至約0.7-0.75％并保溫約5-10分鐘，然后將構件從滲碳爐中取出并在油溫約為120-140℃的冷卻油中直接淬火，淬火后再進行回火，回火溫度約為160-180℃，回火時間約為1-1.5小時。

下面對本發明的各個步驟予以解釋說明：

第一，化學成分的選取：

C?0.09-0.11％，C的含量與鋼的強韌性有直接關系，出于高溫韌性以及焊接性能的考慮，將15CrMo的C含量降低，但為保證鋼的高溫強度，其至少應為0.09％，同時為保證高溫韌性特別是焊接性，最多為0.11％。

Si?0.06-0.2％，Si為脫氧元素，要保證脫氧效果，至少應為0.06％，但過多的Si會降低高溫韌性，因此最多為0.2％。

Mn?0.06-0.35％，Mn也是脫氧元素，要保證脫氧效果，至少應為0.06％，但其也會嚴重降低高溫韌性和高溫強度，因此在15CrMo的基礎上進行調整，最多為0.35％。

Cr?1.3-1.5％，Cr對于耐熱鋼的高溫抗氧化性、高溫強度以及高溫耐腐蝕性而言都有重要作用，增加其含量至1.3％將有助于鋼性能的提高，但過量的增加也會降低高溫強度及高溫韌性，因此最多為1.5％。

Mo?0.35-0.45％，Mo對于蠕變強度的提高有利，還能夠提高鋼的焊接性，其含量應至少為0.35，但過量的Mo將會降低韌性，因此最多為0.45％

P≤0.009％，S≤0.006％，兩種雜質元素，再成本允許的情況下，其含量越低越有利于鋼的性能的提高。

此外，在15CrMo的基礎上添加適量下列合金元素，以提高其各項性能：