[發(fā)明專利]一種高鋁鐵素體耐熱鋼及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011359933.1
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112501510A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 國棟;曲周德;鄧小虎;王琳寧;吳海才
• 申請（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)（中國職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)教師進(jìn)修中心）
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54;B21C37/02;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

本發(fā)明公開了一種高鋁鐵素體耐熱鋼，所述高鋁鐵素體耐熱鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：C為0.05～0.15％，Si≤0.5％，Mn為0.2～0.5％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr為7～12％，Al為1～3％，Ni為3～7％，W為1～2％，Mo為0.2～0.5％，Nb為0.05～0.10％，V為0.10～0.20％，N為0.030～0.050％，B為0.001～0.005％，其余是Fe和不可避免的雜質(zhì)。在本發(fā)明的鐵素體耐熱鋼中加入Al，且Al的含量高，在高溫氧化環(huán)境中能夠在表面自生成Al₂O₃與Cr₂O₃的復(fù)合氧化膜，極大提高鐵素體耐熱鋼的高溫氧化性能，并且Al與Cr兩種合金元素的加入，還會增加溶質(zhì)原子偏析至位錯、孿晶及晶界缺陷處的幾率，產(chǎn)生釘扎作用，提高耐熱鋼的抗蠕變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵素體耐熱鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高鋁鐵素體耐熱鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，我國的電力資源來源于火力、水力、風(fēng)力、太陽能發(fā)電以及核電等。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的年發(fā)電量和火電裝機(jī)容量不斷提高，從長遠(yuǎn)來看，火力發(fā)電是我國電力資源的重要組成，火力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率想要提高，需要提高蒸汽溫度和蒸汽壓力，這就對發(fā)電機(jī)組部件的性能提出了更高的要求，尤其是鍋爐管用鋼的高溫強(qiáng)度、高溫蠕變性能、抗高溫氧化性能和耐腐蝕性能。因此，耐熱鋼鑄件成為發(fā)展超(超)臨界火電技術(shù)的最大制約因素，各國都在積極地研發(fā)新型的耐熱鋼種及其制造技術(shù)。

現(xiàn)有的火電站用耐熱材料主要包括9～12％Cr系鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼兩大系列。奧氏體耐熱鋼具有較好的高溫強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性能和抗蒸汽氧化性能等優(yōu)點(diǎn)，但其熱膨脹系數(shù)大、抗熱疲勞性差，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕，并且奧氏體耐熱鋼中加入大量Ni元素，制備成本高。鐵素體耐熱鋼的熱膨脹系數(shù)小、抗熱應(yīng)力疲勞性能有一，具有出色的高溫蠕變斷裂強(qiáng)度，在保證火電機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，鐵素體耐熱鋼成為超(超)臨界機(jī)組鍋爐用鋼的首選鋼種。

現(xiàn)有的鐵素體耐熱鋼的代表鋼種有T92、E911、T122等，其Cr含量高達(dá)9～12％，減少M(fèi)o元素含量增加了W元素含量，并加入了少量的B元素，極大得增強(qiáng)了其鋼中復(fù)合固溶強(qiáng)化作用，在馬氏體板條界和原奧氏體晶界處促進(jìn)更加細(xì)小穩(wěn)定的MX型沉淀物的析出，這些析出顆粒能有效阻止位錯運(yùn)動，并通過彌散沉淀強(qiáng)化來提高組織和性能的穩(wěn)定性，使其在600℃/10⁵h的條件下的蠕變斷裂強(qiáng)度達(dá)到140MPa，Cr會在表面形成一層致密的Cr₂O₃膜，阻礙O的進(jìn)入降低氧化程度，提高鋼的抗氧化性和抗腐蝕性。超過12％的Cr會導(dǎo)致組織中產(chǎn)生δ-鐵素體，對沖擊性能和蠕變強(qiáng)度不利，而且Cr₂O₃膜長期在復(fù)雜高溫環(huán)境中易反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)，造成抗氧化膜破裂而使耐熱鋼的抗氧化性能被削弱。因此，需要添加相應(yīng)的合金元素抑制鋼中有害相，使鋼得到長期固溶強(qiáng)化，并提高抗高溫氧化性能。

因此，為了解決上述技術(shù)問題，研發(fā)一種具有高溫強(qiáng)度好、抗高溫氧化性能優(yōu)異、抗高溫蠕變性能強(qiáng)、組織性能穩(wěn)定的高鋁鐵素體耐熱鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有高溫強(qiáng)度好、抗高溫氧化性能優(yōu)異、抗高溫蠕變性能強(qiáng)、組織性能穩(wěn)定、使用壽命長的高鋁鐵素體耐熱鋼。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種高鋁鐵素體耐熱鋼的備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高鋁鐵素體耐熱鋼，所述高鋁鐵素體耐熱鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：C為0.05～0.15％，Si≤0.5％，Mn為0.2～0.5％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr為7～12％，Al為1～3％，Ni為3～7％，W為1～2％，Mo為0.2～0.5％，Nb為0.05～0.10％，V為0.10～0.20％，N為0.030～0.050％，B為0.001～0.005％，其余是Fe和不可避免的雜質(zhì)。