[發(fā)明專利]鉻鎳銅釩鈮氮高溫耐熱耐磨鑄鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310020801.X
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103938106A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李東閣
• 申請（專利權(quán)）人: 李東閣
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/56;C22C38/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及高溫耐熱耐磨鑄鋼，特別是鉻鎳銅釩鈮氮高溫耐熱耐磨鑄鋼。

在冶金、發(fā)電、化工、建材等工廠有許多高溫磨損工況，目前火力發(fā)電廠鍋爐多在高溫高壓下運行，其燃燒器噴口要在1000～1300℃的高溫下工作，同時要承受重懲的煤粉沖蝕磨損。因此，該噴口要求很高的耐熱耐磨性能。目前國內(nèi)多采用1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni20、Cr33Ni9N等鋼種制作。這些鋼的耐高溫磨損性能較差，特別是噴口變形開裂，使用壽命較短，表面質(zhì)量差，抗耐磨性差，影響鋼材表面質(zhì)量，急需一種新的Nb-V復合強化的鋼種代替。

本發(fā)明的目的是提供一種高溫耐熱耐磨鑄鋼，它能在1000～1300℃高溫下抗氧化、抗開裂、抗磨損。用來制造火力發(fā)電廠燃燒器噴口、軋鋼廠導板及其它在該溫度范圍工作的構(gòu)件。

本發(fā)明鉻鎳銅釩鈮氮高溫耐熱耐磨鑄鋼的化學成分(重量％)為：C0.3～2.0％????Si1.36～2.50％???Mn0.83～2.50％???Cr20.0～46.0％Ni7.0～50.0％??Cu0.05～1.50％???V0.05～5.20％????Nb0.04～2.5％N0.05～0.50％??RE0.05～0.50％???P≤0.06％??S≤0.04％

本發(fā)明鉻鎳銅釩鈮氮高溫耐熱耐磨鑄鋼選擇上述化學成分是基于下面的考慮：

碳(C)：碳是支撐本耐熱耐磨鋼特性的主干元素，是維系合金元素的核心，與鉻、釩、鈮形成炭化物，生成Cr₃C₂、Cr₂₃C₆、VC、NbC，這些炭化物具有很高的硬度和熔點，因而提高高溫耐熱耐磨鑄鋼的強度、硬度，并是穩(wěn)定奧氏體的主要元素。碳含量高，鋼的強度和硬度高，奧氏體組織穩(wěn)定，但是鋼的韌性差，故炭含量設(shè)計為0.3～2.0的范圍內(nèi)，根據(jù)制造工藝和介質(zhì)不同，在此范圍變動。

鉻(Cr)：是影響高溫耐熱耐磨鑄鋼抗高溫氧化性能和耐磨性能的主要元素，鉻含量低，影響Cr₂O₃鈍化膜的形成、降低鋼的抗氧化性能，又不利于固溶強化和第二相強化，進而降低鋼的高溫強度、硬度和耐磨性能，鉻含量過高，增加成本，容易開裂，故鉻含量選定在20.0～46.0％的范圍內(nèi)。根據(jù)介質(zhì)不同，在此范圍變動。

鎳(Ni)：是穩(wěn)定奧氏體基體和提高高溫強度的主要元素。適宜的鎳含量可防止鑄件變形和開裂。鎳含量過低，不利于獲得穩(wěn)定的奧氏體基體，而且鑄鋼的強度和硬度也降低。鎳含量過高，增加成本。故鎳含量選定在7.0～50.0％的范圍內(nèi)，根據(jù)應用介質(zhì)不同，在此規(guī)范內(nèi)變動。

銅(Cu)：對耐金屬粉化材料進行的研究證實，在某些介質(zhì)中，形成穩(wěn)定連續(xù)的氧化物層以防止?jié)B炭以及金屬粉化所需的最低鉻含量為28％。高的鉻含量影響到相的穩(wěn)定性，所以又加入了銅，Nb-Cu復合強化鑄鋼表面質(zhì)量好，抗起皺性好，耐蝕性好，耐磨性也好，Cu的共格強化提高了抗蠕變強度。加Cu的高溫耐熱耐磨鑄鋼抗熱裂性能好。這是全國電廠急需解決的問題。

釩(V)：釩是本鋼中不可替代的重要合金元素。釩是強碳化物形成元素，高的碳化物含量是構(gòu)成高溫耐熱耐磨鑄鋼特性的基礎(chǔ)。加V之后形成MC型碳化物，具有最高的高溫硬度和高溫組織與性能穩(wěn)定性。碳化釩VC高溫時不溶于奧代體而存在于剩余相中，起細化晶粒的作用；氮化釩(VN)比碳化釩能更有效地強化和細化晶粒，提高本鋼的耐磨性、耐高溫腐蝕性、韌性、強度、延展性、抗高溫蠕變等綜合力學性能，并使鋼具有良好的可焊接性能，這對高溫爐煙管和燃燒器噴口非常重要。當釩碳比超過5.7時，可大大提高抗高溫腐蝕能力。本鋼的耐磨性隨著含釩量的增加而提高，當釩含量超過2％時，耐磨性明顯提高。

鈮(Nb)：是強烈形成炭化物元素。主要強化晶界，可顯著提高鑄鋼的高溫強度、硬度和耐磨性能，并可細化晶粒。本發(fā)明鑄鋼的鈮含量選定在0.04～2.5％的范圍內(nèi)。

氮(N)：氮在高溫耐熱耐磨鋼起著重要的、其它元素難以替代的作用。是最有效的鎳當量，強烈的穩(wěn)定奧氏體基體，與炭一起形成炭氮化物強化相。V(C、N)、Nb(C、N)細化晶粒，提高耐高溫水腐蝕，Cr、N、V、Nb的復合運用，在本鋼中形成大量細小高度彌散分布的CrVN、CrNbN，起沉淀強化作用，氮化釩、氮化鈮均是硬質(zhì)合金，使本鋼特別耐磨；隨著鋼中含氮量的增加，促進了保護膜中Cr₂O₃含量的增長，并提高了致密度，提高了耐熱腐蝕能力。