[發明專利]沉淀硬化型耐熱鋼

有效

• 申請號: 201210076614.9
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102691016A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 今泉薰;神谷尚秀
• 申請（專利權）人: 大同特殊鋼株式會社
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C21D8/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業平;張天舒

技術領域

本發明涉及沉淀硬化型耐熱鋼，其最適合作為諸如各種內燃機、汽車用發動機、汽輪機、熱交換器和加熱爐等要求耐熱性的部件，尤其是最適合作為耐熱螺栓用材料。

背景技術

近年來，由于各種熱力發動機的高效率化和高輸出化，燃燒溫度、排氣溫度或蒸汽溫度上升的趨勢有所提高，與此對應的是，增強耐熱鋼的強度特性的需求也有所提高。作為用于前述耐熱應用的耐熱鋼，對于在高達700℃的溫度下的應用，迄今已經頻繁地使用JISSUH660，其為γ’沉淀型鐵基超合金。然而，隨著各種熱力發動機的高效率化和高輸出化，人們擔心其強度不足。另外，SUH660涉及這樣的問題：由于長時間的使用引起η相(Ni₃Ti)沉淀，這造成強度和延展性降低。此外，SUH660含有大量昂貴的鎳，所以它涉及到成本變高的問題。

順便指出，作為與本發明相關的現有技術，可以列舉在下述專利文獻1和2中所公開的那些。

專利文獻1披露了關于“耐熱螺栓”的發明。專利文獻1所披露的發明的目的在于，通過對化學成分的混合和加工方法進行最優化，即使應用冷加工時仍可以抑制在后續工序中在高溫高壓下η相的沉淀，從而獲得具有優異弛豫特性的耐熱螺栓。然而，專利文獻1沒有提及本發明的特征，即，通過積極地摻入Mn，使得冷加工后的時效硬化量增加；以及通過規定Ni和Mn的總量及其比值，改善冷加工性和高溫強度之間的平衡。

專利文獻2披露了關于“耐熱不銹鋼”的發明。專利文獻2的發明的目的在于，通過控制γ’相和η相的沉淀量和形態，提供了在高溫區的彈簧高溫拉伸強度以及耐高溫永久變形性優異的耐熱高強度不銹鋼。然而，專利文獻2沒有提及本發明的特征，即，減少Ni的量以實現降低成本，同時通過規定Ni和Mn的總量及其比值，改善冷加工性和高溫強度之間的平衡。

專利文獻1：JP-A-2001-158943

專利文獻2：JP-A-2000-109955

發明內容

在上述情況下進行了本發明，并且本發明的目的在于提供一種沉淀硬化型耐熱鋼，所述耐熱鋼與SUH660相比Ni含量較低并且成本低廉，從強度方面考慮也比SUH660的強度高，并且η相的沉淀受到抑制。

即，本發明提供以下項目。

1.一種沉淀硬化型耐熱鋼，以質量％計，包含：

0.005％至0.2％的C、

不超過2％的Si、

1.6％至5％的Mn、

大于或等于15％且小于20％的Ni、

10％至20％的Cr、

大于2％且至多為4％的Ti、

0.1％至2％的Al、以及

0.001％至0.02％的B，

其余為Fe和不可避免的雜質，

其中Ni的量和Mn的量的比值(Ni/Mn)為3至10，

其中Ni和Mn的總量(Ni+Mn)為大于或等于18％且小于25％，并且

其中Ti的量和Al的量的比值(Ti/Al)為2至20。

2.根據上述項目1所述的沉淀硬化型耐熱鋼，以質量％計，還包含下列物質中的至少一者：

不超過5％的Cu，以及

不超過0.05％的N。

3.根據上述項目1或2所述的沉淀硬化型耐熱鋼，以質量％計，還包含下列物質中的至少一者：

不超過0.03％的Mg，以及

不超過0.03％的Ca。

4.根據上述項目1至3中任意一項所述的沉淀硬化型耐熱鋼，以質量％計，還包含下列物質中的至少一種：

不超過2％的Mo，

不超過2％的V，以及

不超過2％的Nb。

5.根據上述項目1至4中任意一項所述的沉淀硬化型耐熱鋼，其是這樣獲得的：在固溶熱處理后，以5％至80％的加工率進行冷加工以成形，之后進行時效處理。

Mn起到穩定奧氏體的作用，另外還降低堆垛層錯能并提高冷加工后的躍遷密度。因此，Mn在冷加工后的時效處理過程中起到增加γ’相的沉淀位點的作用。

與此相對應，在本發明中，通過提高Mn的量而將基體(奧氏體)固溶硬化；并且在γ’相沉淀后，即使基體中Ni的量降低，由于溶解有Mn因而保持了基體的強度。結果，根據本發明，盡管Ni含量低，但是耐熱鋼的強度(高溫強度)仍大大增強。