[發明專利]節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼

無效

• 申請號: 201410324879.5
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104060186A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 李鈞;肖學山;徐裕來;冉慶選;劉慶;謝耀平
• 申請（專利權）人: 上海大學興化特種不銹鋼研究院
• 主分類號: C22C38/40
• 分類號: C22C38/40
• 代理公司: 泰州地益專利事務所 32108
• 代理人: 王楚云

技術領域

本發明涉及一種節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼合金材料，屬鋼鐵合金材料技術領域。

背景技術

耐熱鋼是在高溫條件下使用的具有抗氧化性和足夠的高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼，廣泛應用于冶金、航空及火力發電等行業。抗氧化性能是耐熱鋼首要考慮的因素。目前，常用Fe基或Ni基耐熱高溫合金基本上是通過表面生成的Cr2O3層起到抗氧化效果。而與Cr2O3相比，在高溫工作環境下，A12O3更具有保護作用。Al2O3保護膜不僅致密、堅固，且不易揮發，在1200~1250℃仍具有較高的穩定性。A12O3的生長速度比Cr2O3低1～2個數量級，而且從熱力學角度看，A12O3具有更高的熱力學穩定性。同時，在一些含鎳的耐熱鋼中，當鎳鋁在一定的配比和溫度條件下可以形成金屬間化合物Ni3Al(γ'相)，從而可以達到自身的固溶、析出及與奧氏體基體的共格應變三種強化效果。因此，在耐熱鋼中加入適當的鋁可明顯提高耐熱鋼的高溫抗氧化性，使其具有優良的高溫力學性能和抗氧化性能。310S是美國鑄造學會開發的鉻鎳耐熱奧氏體不銹鋼。自問世以來，310S耐熱鋼就以其良好的蠕變性能、耐高溫腐蝕性能及機械加工性能，開始廣泛應用在石化裝置的高溫部件上。隨著國內不銹鋼產能和表觀消費需求的進一步持續增長，鉻和鎳資源匱乏的問題已被越來越多的人們共識。為了降低原料成本，在310S的基礎上，通過以鋁替鉻，同時降低鎳含量，開發出一種新的節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼。本合金具有明顯的成本優勢，同時顯著減少對貴金屬的依存度，從而為國家資源節約做出應有貢獻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好高溫力學性能和抗氧化性能的節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼。

本發明是通過如下技術方案來實現的：

節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼，該耐熱不銹鋼具有如下的成分及質量百分比：C≤0.2%，Mn≤1.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，Al2.0-3.5%，Ni10.0-16.0%，Cr15.0-23.0%，Si≤1.5%，Ce或者Y 0.05-0.5%，其余部分為鐵。

本發明節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼合金材料采用傳統常規的熔煉工藝方法，在澆鑄前將稀土中間合金投入；中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金；兩者的組成分別為：Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23.5%；Fe-Y中間合金中Y的質量百分含量為15%；經綜合配料熔制后，澆注成型，經熱鍛和固溶處理，最終制得節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼。該成分范圍內的鋼在熱鍛后再經一定溫度固溶處理，室溫抗拉強度在600～800Mpa范圍，屈服強度σ0.2在220～400Mpa范圍，斷裂延伸率在40～70%范圍，該合金的抗氧化性能優于310S鋼。

本發明的機理如下：

根據合金化原理，以鋁代鉻，降低合金中的鉻含量；同時在高溫條件下，鋁在合金表面形成致密的氧化鋁層，提高耐熱鋼的高溫抗氧化性，使其具有優良的高溫力學性能和抗氧化性能。

本發明與現有技術相比具有如下有益效果：

常用Fe基或Ni基耐熱高溫合金基本上是通過表面生成的Cr2O3層起到抗氧化效果。而與Cr2O3相比，在高溫工作環境下，A12O3更具有保護作用。Al2O3保護膜不僅致密、堅固，且不易揮發，在1200~1250℃仍具有較高的穩定性。A12O3的生長速度比Cr2O3低1～2個數量級，而且從熱力學角度看，A12O3具有更高的熱力學穩定性。同時，在一些含鎳的耐熱鋼中，當鎳鋁在一定的配比和溫度條件下可以形成金屬間化合物Ni3Al(γ'相)，從而可以達到自身的固溶、析出及與奧氏體基體的共格應變三種強化效果。本發明可明顯提高耐熱鋼的高溫抗氧化性，具有良好高溫力學性能和抗氧化性能。并且具有明顯的成本優勢，同時顯著減少對貴金屬的依存度，從而為國家資源節約做出應有貢獻。本發明節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼合金材料的室溫抗拉強度在600～800Mpa范圍，屈服強度σ0.2在220～400Mpa范圍，斷裂延伸率在40～70%范圍，該合金的抗氧化性能優于310S鋼。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步說明。

實施例1：

一種節鉻節鎳型高鋁耐熱不銹鋼，該耐熱不銹鋼具有如下的成分及質量百分比：

C0.12%

Mn 0.74%

P 0.011%

S 0.007%

Al3.0%

Ni15.3%

Cr18.4%

Si 1.4%

稀土Ce0.1%

Fe余量