[發(fā)明專利]一種鐵素體耐熱鋼

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210327620.7
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN103667976A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 周明華
• 申請（專利權）人: 無錫新大中薄板有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/54
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 武春華

技術領域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領域，特別涉及一種鐵素體耐熱鋼。

背景技術

以發(fā)電用的鍋爐及汽輪機為代表的原子能發(fā)電設備、化學工業(yè)裝置等，往往采用奧氏體系耐熱鋼或鐵素體系耐熱鋼來制備，以便這些裝置能在高溫高壓環(huán)境下長時間使用。而鐵素體系耐熱鋼因為價格便宜、熱膨脹率低、耐熱疲勞性能好，所以多應用于高溫用部件中。

近年來，隨著鋼應用環(huán)境惡劣程度的加深，對于鐵素體系耐熱鋼的使用性能、特別是對于蠕變強度和抗氧化能力的要求更加嚴格了。目前往往采用提高鋼材中Cr含量至10％～13％，從而提高材料抗氧化能力的方法。但是，隨著Cr含量的提高在鋼組織結構中會出現(xiàn)較大量的δ鐵素體，這對于材料的高溫蠕變強度和韌性是不利的。

目前，現(xiàn)有技術廣泛采用添加奧氏體元素如C、Ni、Co、Cu來抑制鋼中δ鐵素體的形成。但是，添加C會使材料焊接性能降低；添加Ni會使得Ac1轉變點下降，將限制回火溫度的提高，而回火溫度低雖然對于鋼的低溫短時間持久強度是有利的，但對于鋼的高溫長時間持久強度不利；添加Co有利于提高鋼的持久強度，但是添加過量的Co，尤其是超過3％的Co會降低12％Cr鋼的持久強度；添加適量的Cu對于鋼的持久強度影響不大，但添加超過1.0％的Cu會降低材料可加工性。

截止目前，世界各國對于12％Cr鐵素體耐熱鋼申報了很多專利，這些技術通過同時添加Co和Cu來提高材料性能。

日本專利申請JP10219403A、JP2002180208、JP2005023378、JP08120414、JP05311345A、JP07062497A和中國專利CN02809922.2公開的鋼中添加了Ni，Ni使得Ac1轉變點下降，這樣會限制回火溫度的提高，這對于提高鋼的高溫長時間持久強度是不利的。

日本專利申請JP05311346A公開的鋼中添加了W但不含Mo，但是，同時添加W和Mo會有益于提高鋼的持久強度。

日本專利申請JP2002004008公開的鋼中雖然提及選擇性添加Co，但對于Co的添加沒有明確范圍，同時亦提及添加≤4.0的Ta。

日本專利申請JP08218154A公開的鋼中為了抑制高溫鐵素體的形成，添加過量的Co，卻沒有添加Cu，這樣不利于提高鋼的持久性能，同時鋼中亦沒有添加B，這也不利于穩(wěn)定碳化物。

日本專利申請JP08225832A公開的鋼中沒有添加B，不利于提高鋼的持久強度和穩(wěn)定碳化物。

日本專利申請JP08225833A公開的鋼中提出添加Co，但是這種添加是作為一種減少殘余奧氏體量的加熱處理方法而不是作為鋼的一種化學組分；此外，該申請涉及的鋼的化學組分范圍寬泛且不可能從中得到用途上的教導。

日本專利申請JP05311344A和專利JP09291308A公開的鋼中同時添加適量Co和Cu并涉及一種有關Cr、Co、Cu的關系式。對于11％～13％Cr的鐵素體耐熱鋼，為了抑制δ鐵素體的形成，添加超過3％的Co和/或超過3％的Cu，不但增加成本，而且會降低鋼的持久強度和可加工性。

綜上所述，11～13％Cr的鐵素體耐熱鋼制備過程中高溫條件下會產生δ鐵素體，這對于鐵素體耐熱鋼的耐高溫氧化、耐高溫蠕變性能和高溫持久強度是不利的，不能滿足現(xiàn)有對鐵素體耐熱鋼應用環(huán)境的要求。現(xiàn)有技術往往通過添加一些奧氏體形成元素如Ni、Co、Cu、C等來抑制δ鐵素體產生，但這往往又會導致鐵素體耐熱鋼其他一些性能的降低，而且Co等元素價格昂貴，也會使得鋼的制造成本大大增加。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種鐵素體系耐熱鋼。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種鐵素體系耐熱鋼，所述耐熱鋼以重量百分比計由下列組分組成：C：0.18～0.22％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.5～1.7％，Cr：15.5～16.5％，Ni：0.6～0.8％，V：0.6～0.8％，Ti：0.15～0.25％，Co：3.50～4.50％，Cu：1.30～1.50％，B：0.02～0.04％，N：0.15～0.25％，Zr：0.30～0.50%，S≤0.03，P≤0.05，余量為Fe和不可避免的雜質。