[發(fā)明專利]一種孿晶強(qiáng)化的含鋁奧氏體耐熱不銹鋼及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910448984.2
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110079737B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李陽;方旭東;徐芳泓;王劍;夏焱;張威;趙建偉;趙鴻燕
• 申請（專利權(quán)）人: 山西太鋼不銹鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/52;C22C38/54;C21D1/00;C21D6/00;C21D8/02;C21D9/00;F22B37/04
• 代理公司: 北京市浩天知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11276
• 代理人: 劉云貴;周華寧

本發(fā)明提供了一種奧氏體耐熱不銹鋼，按照重量百分比計(jì)包括：C 0.04％?0.1％，Cr 14％?17％，Ni 20％?25％，Al 2％?4％，Nb 0.2％?2.5％，W 0.5％?5％，Co 0.1％?6％，Cu 1.5％?4％，Si≤0.5％，Mn 0.5％?1％，B≤0.1％，S＜0.005％，P＜0.02％，N＜0.01％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了奧氏體耐熱不銹鋼的制備方法，包括：將鑄坯加熱、保溫之后進(jìn)行鍛造或熱軋，冷卻得到不銹鋼方坯；將不銹鋼方坯進(jìn)行固溶處理，冷卻后進(jìn)行時(shí)效處理。本發(fā)明的奧氏體耐熱不銹鋼具有優(yōu)異的高溫抗蠕變性能和高溫抗氧化性能，能夠在650℃?750℃使用，滿足超超臨界火電鍋爐用材料要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種奧氏體耐熱不銹鋼及其制備方法和應(yīng)用，更具體地，本發(fā)明涉及一種孿晶強(qiáng)化的含鋁奧氏體耐熱不銹鋼及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

電力是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展高效先進(jìn)煤電符合國家能源根本戰(zhàn)略。為了滿足日益增長的電力需求和減少二氧化碳排放，提高火電機(jī)組燃煤效率是提高火電機(jī)組效率的唯一途徑。高蒸汽參數(shù)對耐熱材料性能提出了更高和更全面的要求，包括：足夠的持久強(qiáng)度和蠕變斷裂強(qiáng)度、優(yōu)異的抗疲勞和傳熱性能、較高的抗氧化和耐腐蝕性能、良好的組織長期穩(wěn)定性。當(dāng)前，超超臨界火電鍋爐關(guān)鍵部位用材主要為奧氏體耐熱鋼，例如：S31042(HR3C)、S30432(SUPER304H)和TP347HFG，然而傳統(tǒng)高Cr奧氏體耐熱鋼在溫度高于650℃的蒸汽環(huán)境中，所形成的Cr₂O₃容易以CrO₂(OH)₂的形式揮發(fā)，造成氧化膜剝離，嚴(yán)重威脅鍋爐的安全服役。因此研制適用于更高參數(shù)下的超超臨界火電鍋爐用材料具有重要的實(shí)踐意義。

新型含鋁奧氏體耐熱鋼(Alumina-Forming Austenitic Stainless Steel，以下簡稱AFA鋼)，其具有比傳統(tǒng)含Cr耐熱鋼更優(yōu)秀的高溫抗氧化能力，有望成為適用于700℃等級超超臨界機(jī)組的耐高溫材料。當(dāng)前，對于提高AFA高溫強(qiáng)度的研究較少，主要是通過調(diào)控沉淀相的析出來提高鋼的高溫蠕變和持久強(qiáng)度。例如：北京科技大學(xué)呂昭平團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整鋼中的Nb/C比析出高度穩(wěn)定的細(xì)小NbC顆粒，顯著提高鋼的抗蠕變性能。日本新日鐵住金株式會(huì)社的申請?zhí)枮?01780005402.2、名稱為“奧氏體系耐熱合金及其制造方法”的專利申請通過組織控制解決了他們原有設(shè)計(jì)利用laves相和γ’相強(qiáng)化后存在長時(shí)間時(shí)效后蠕變強(qiáng)度和韌性降低的情形，獲得了即使在高溫環(huán)境下也具有高蠕變強(qiáng)度的奧氏體合金。然而，上述研究僅依靠調(diào)控沉淀相析出進(jìn)行強(qiáng)化，對材料性能的改進(jìn)有限。

申請?zhí)枮?01410357822.5的中國發(fā)明專利申請公開了一種耐熱不銹鋼，其質(zhì)量百分比組成是：C 0.03％～0.08％；0＜Si≤0.50％；0＜Mn≤0.50％；P＜0.020％；S＜0.020％；Cr 18.00％～25.00％；Ni 21.5％～31％；Cu 2.00～4.00％；N 0.10～0.35％；Nb0.30～0.65％；W 1.0～5.0％；0＜Mo≤0.40％；Co 1.0～4.0％；B 0.003～0.009％；0＜Al≤0.04％；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。但是其在溫度高于700℃的蒸汽環(huán)境中，所形成的Cr₂O₃容易以CrO₂(OH)₂的形式揮發(fā)，抗高溫蒸汽腐蝕性能下降。另外，該專利中W、Co的加入僅僅的起到固溶強(qiáng)化的作用，且高的Cr、Ni含量帶來了更高的成本。

為了改善上述不足，需要開發(fā)一種具有高強(qiáng)度和高抗蒸汽腐蝕性能的新型含鋁奧氏體不銹鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種孿晶強(qiáng)化的含鋁奧氏體耐熱不銹鋼及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的總體思路是“通過調(diào)控W、Co含量來降低AFA鋼層錯(cuò)能以提高其孿晶數(shù)量，使其獲得細(xì)晶強(qiáng)化的效果”。

一方面，本發(fā)明提供了一種奧氏體耐熱不銹鋼，按照重量百分比計(jì)包括：