[發(fā)明專利]一種700℃下具有高組織穩(wěn)定性的高鈮奧氏體耐熱鋼及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910058768.7
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109750211B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白佳銘;袁勇;朱傳志;張鵬;尹宏飛;黨瑩櫻;嚴(yán)靖博;楊珍;魯金濤;周永莉;黃錦陽;谷月峰
• 申請（專利權(quán)）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/52;C22C38/54;C21D1/26;C21D6/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

一種700℃下具有高組織穩(wěn)定性的高鈮奧氏體耐熱鋼及其制備方法，成分設(shè)計(jì)合理，加工性能好和性價比高，在700℃下長期時效組織析出相穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)σ相，避免了由于其導(dǎo)致合金在高溫服役過程中脆化，并通過二次MX相及Z相彌散強(qiáng)化。所述的耐熱鋼按質(zhì)量百分比計(jì)包括，Cr 18～22％，Ni 17～22％，Nb 1～2％，C 0.01～0.08％，N 0.01～0.15％，Co 0.1～1％，0.4％≤(Si+Mn+B+Zr)≤1％，余量為Fe。所述的制備方法包括熔煉成合金錠；將合金錠均勻化退火處理；將均勻化退火后的合金錠在1200?1280℃固溶處理20～120min。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫金屬結(jié)構(gòu)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種700℃下具有高組織穩(wěn)定性的高鈮奧氏體耐熱鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

能源與環(huán)境問題無疑是21世紀(jì)全球普遍的重大議題，對各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著舉足輕重的作用。我國改革開放以來，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時對電力的需求也逐年劇增，我國每年新增裝機(jī)容量穩(wěn)步提高，燃煤火力發(fā)電仍然占據(jù)重要地位，大約為總發(fā)電量的70％。眾所周知，熱力發(fā)電通常是通過蒸汽帶動汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)從而獲取電能，所以更高的蒸汽參數(shù)是機(jī)組效率提升的關(guān)鍵。熱力循環(huán)分析表明，在超臨界參數(shù)范圍的條件下，主蒸汽壓力提高1MPa，機(jī)組的熱耗率下降0.13～0.15％；主蒸汽溫度每提高10℃，機(jī)組的熱耗率下降0.25～0.30％；再熱蒸汽溫度每提高10℃，機(jī)組的熱耗率下降0.15～0.20％。由此可見，提高蒸汽參數(shù)可以有效地提升機(jī)組效率，降低溫室氣體及有害氣體排放。為了提升發(fā)電效率，降低對環(huán)境的污染，伴隨著機(jī)組參數(shù)的提高，最核心的問題便是超超臨界(USC)、先進(jìn)超超臨界(A-USC)火力發(fā)電機(jī)組所用材料的選擇及候選材料的高溫性能。

由于機(jī)組服役環(huán)境惡劣，不僅要求材料在高溫下保持良好的組織穩(wěn)定性、可靠的焊接與加工性能和較高的高溫強(qiáng)度(包括屈服強(qiáng)度和持久蠕變強(qiáng)度)和高溫塑性，還要求材料有良好的抗煙氣腐蝕性和抗蒸汽氧化腐蝕性。符合這些要求的高溫耐熱合金的設(shè)計(jì)和開發(fā)就成為了解決整個電廠提升發(fā)電效率的核心。在高溫和應(yīng)力的作用下，由于原子擴(kuò)散加快，耐熱鋼的組織將逐漸發(fā)生變化。耐熱鋼組織的不穩(wěn)定性將會引起耐熱鋼性能的變化，特別是對其熱強(qiáng)性和持久性能等都會帶來不利的影響。奧氏體耐熱鋼在長期服役過程中組織穩(wěn)定性差，σ相及M₂₃C₆相在晶界與晶內(nèi)的大量析出，造成了奧氏體耐熱鋼的高溫強(qiáng)度及韌性大幅下降，這將對機(jī)組和人員安全構(gòu)成了巨大的威脅。由于奧氏體耐熱鋼無法達(dá)到650℃以上機(jī)組參數(shù)的服役性能要求，所以更多的鎳基高溫合金的使用無疑大幅地增加了機(jī)組的建設(shè)成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種700℃下具有高組織穩(wěn)定性的高鈮奧氏體耐熱鋼及其制備方法，成分設(shè)計(jì)合理，加工性能好和性價比高，在700℃下具有較高的組織穩(wěn)定性。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種700℃下具有高組織穩(wěn)定性的高鈮奧氏體耐熱鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)包括，Cr18～22％，Ni 17～22％，Nb1～2％，C 0.01～0.08％，N 0.01～0.15％，Co 0.1～1％，0.4％≤(Si+Mn+B+Zr)≤1％，余量為Fe。

優(yōu)選的，所述的Cr的質(zhì)量百分比為20～22％。

優(yōu)選的，所述的Ni的質(zhì)量百分比為17～19％。

優(yōu)選的，所述的Nb的質(zhì)量百分比為1.2～2％。

優(yōu)選的，所述的C的質(zhì)量百分比為0.02～0.06％。

優(yōu)選的，所述的N的質(zhì)量百分比為0.05～0.15％。

優(yōu)選的，所述的Co的質(zhì)量百分比為0.5～1％。

優(yōu)選的，所述的Si的質(zhì)量百分比為0.3～0.75％，Mn的質(zhì)量百分比為0.03～0.5％，B的質(zhì)量百分比為0.001～0.003％，Zr的質(zhì)量百分比為0.001～0.003％。