本發(fā)明涉及傳感器材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
合金鋼目前已被廣泛應(yīng)用于傳感器、鋼管等領(lǐng)域；在溫度傳感器的使用中，其經(jīng)常被用來制作傳感器的保護(hù)管，但是在某些高溫場合，例如測量一次風(fēng)煤粉混合溫度、磨煤機(jī)的冷渣器和煙氣進(jìn)出口溫度等測點(diǎn)的溫度傳感器，由于同時(shí)受到硫化物的強(qiáng)力腐蝕，內(nèi)部沖刷極其厲害，在運(yùn)行過程中現(xiàn)有的合金鋼保護(hù)管極易損壞，導(dǎo)致溫度傳感器的使用壽命短，一旦發(fā)生溫度失控，將造成無法估計(jì)的環(huán)境污染及經(jīng)濟(jì)損失。因此，開發(fā)一種耐高溫和耐腐蝕性能優(yōu)異的合金鋼是目前亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼及其制備方法，所述制備方法過程簡單，工藝合理，得到的合金鋼強(qiáng)度高，耐高溫性能優(yōu)異，耐腐蝕性好，用于溫度傳感器中，能延長溫度傳感器的使用壽命。
本發(fā)明提出的一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼，包括基體和熔覆層；其中，所述基體的化學(xué)成分按重量百分比包括：C：0.2-0.3％、Si：1.0-1.5％、Mn：0.5-1％、Cr：3.5-5％、Zr：0.03-0.1％、Ni：1-1.8％、Mo：0.5-0.9％、V：0.45-0.6％、La+Ta：0.05-0.13％、Ti：0.05-0.1％、B：0.5-0.8％、Co：0.01-0.1％、Nb：0.02-0.1％、Rb：0.01-0.05％、S≤0.05％、P≤0.05％、Re：0.01-0.08％、余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，所述基體的化學(xué)成分中，Cr、Zr、Mo、B的重量百分比滿足以下關(guān)系式：Cr+3×Mo+10×Zr+10×B≥10.7。
優(yōu)選地，所述基體的化學(xué)成分中，La和Ta的重量百分比滿足以下關(guān)系式：2×La＝Ta+0.02。
優(yōu)選地，所述基體的化學(xué)成分中，Ti和Zr的重量百分比滿足以下關(guān)系式：Ti＝0.2×Zr+0.04。
優(yōu)選地，所述基體的化學(xué)成分按重量百分比包括：C：0.26％、Si：1.2％、Mn：0.68％、Cr：3.8％、Zr：0.05％、Ni：1.3％、Mo：0.6％、V：0.5％、La+Ta：0.11％、Ti：0.05％、B：0.7％、Co：0.06％、Nb：0.07％、Rb：0.03％、S≤0.05％、P≤0.05％、Re：0.05％、余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明還提出的一種所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼的制備方法，包括以下步驟：
S1、將基體的各原料加入電爐中熔化得到鋼水，澆注后得到鋼坯，將鋼坯在1250-1350℃下保溫0.5-1.5h，然后在60-85℃的溫度下冷卻35-55min，然后在655-680℃真空回火2-3.5h，出爐冷卻至室溫得到基體；
S2、將熔覆粉末通過激光熔覆技術(shù)熔覆在基體的表面得到所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼。
優(yōu)選地，在S2中，所述熔覆粉末的化學(xué)成分按重量百分比包括：Cr：4-5.6％、Ti：8-8.5％、V：5-7％、C：5-6％、Mo：0.5-1.2％、B：0.5-1.2％、其余為鐵。
優(yōu)選地，在S2中，在激光熔覆的過程中，采用預(yù)置粉方式進(jìn)行熔覆，預(yù)置粉厚度為1-1.5mm，激光功率為1200-1500W，光斑直徑為1-2mm，搭接率為25-30％，掃描速率為6-8mm/s，采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，且氬氣的流量為5-8L/min。
本發(fā)明所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼，其化學(xué)成分中，加入了Nb，其具有阻礙動態(tài)再結(jié)晶的作用，同時(shí)復(fù)合添加了Ti、V、Mo和Ta，并合理調(diào)控了Nb、Ti、V、Mo和Ta的含量，從而使五者之間綜合作用最佳，進(jìn)一步阻礙了鋼的結(jié)晶過程，顯著提高了合金鋼的硬度和耐磨性，同時(shí)使得析出相中V具有更高的熱穩(wěn)定性，顯著提高了合金鋼的耐高溫性；加入了B，進(jìn)入基體后提高了基體的淬透性和淬硬性，并配合加入了Cr、Zr、Mo，同時(shí)調(diào)控了Cr、Zr、Mo、B的含量，使其滿足關(guān)系式Cr+3×Mo+10×Zr+10×B≥10.7，從而B與體系中的Cr、Fe和C反應(yīng)，生成了Fe2(B，C)和(Cr，F(xiàn)e)7(B，C)3相，改善了體系中硼碳化物的形態(tài)和分布，顯著提高了材料的硬度和耐磨性；加入了La、Ta，并控制了其在體系中的含量，使La和Ta的重量百分比滿足2×La＝Ta+0.02，從而達(dá)到了凈化和細(xì)化組織的目的，顯著改善了材料的高溫強(qiáng)度、耐磨性和耐高溫腐蝕性能；同時(shí)調(diào)控了Ti和Zr的含量，使其滿足關(guān)系式Ti＝0.2×Zr+0.04，從而使兩者的性能協(xié)同，得到了非常細(xì)的氮化鈦或氮化鋯沉淀，顯著提高了合金鋼的硬度和強(qiáng)度；所述制備方法中，其過程簡單，在60-85℃冷卻后，形成了具有高位錯密度的馬氏體組織，根據(jù)合金鋼基體的化學(xué)成分，具體選擇了655-680℃進(jìn)行回火，使體系中形成了納米級細(xì)小的碳化物顆粒，析出強(qiáng)化作用明顯，使硬度達(dá)到最高峰；在優(yōu)選方式中，熔覆粉末的化學(xué)成分包括Cr、Ti、V、C、Mo和B，在熔覆的過程中，熔覆層中形成了TiC、VC、TiVC2以及Cr3C2，提高了熔覆層的硬度和耐磨性，體系中殘余奧氏體的含量增加，同時(shí)提高了熔覆層的自腐蝕電位，顯著提高了熔覆層的耐腐蝕性。
具體實(shí)施方式
下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明提出的一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼，包括基體和熔覆層；其中，所述基體的化學(xué)成分按重量百分比包括：C：0.3％、Si：1.0％、Mn：1％、Cr：3.5％、Zr：0.1％、Ni：1％、Mo：0.9％、V：0.45％、La+Ta：0.13％、Ti：0.05％、B：0.8％、Co：0.01％、Nb：0.1％、Rb：0.01％、S≤0.05％、P≤0.05％、Re：0.08％、余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明還提出的一種所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼的制備方法，包括以下步驟：
S1、將基體的各原料加入電爐中熔化得到鋼水，澆注后得到鋼坯，將鋼坯在1250℃下保溫1.5h，然后在60℃的溫度下冷卻55min，然后在655℃真空回火3.5h，出爐冷卻至室溫得到基體；
S2、將熔覆粉末通過激光熔覆技術(shù)熔覆在基體的表面得到所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼。
實(shí)施例2
本發(fā)明提出的一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼，包括基體和熔覆層；其中，所述基體的化學(xué)成分按重量百分比包括：C：0.2％、Si：1.5％、Mn：0.5％、Cr：5％、Zr：0.03％、Ni：1.8％、Mo：0.5％、V：0.45％、La+Ta：0.05％、Ti：0.1％、B：0.5％、Co：0.1％、Nb：0.02％、Rb：0.05％、S≤0.05％、P≤0.05％、Re：0.01％、余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明還提出的一種所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼的制備方法，包括以下步驟：
S1、將基體的各原料加入電爐中熔化得到鋼水，澆注后得到鋼坯，將鋼坯在1350℃下保溫0.5h，然后在85℃的溫度下冷卻35min，然后在680℃真空回火2h，出爐冷卻至室溫得到基體；
S2、將熔覆粉末通過激光熔覆技術(shù)熔覆在基體的表面得到所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼。
實(shí)施例3
本發(fā)明提出的一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼，包括基體和熔覆層；其中，所述基體的化學(xué)成分按重量百分比包括：C：0.24％、Si：1.3％、Mn：0.8％、Cr：3.7％、Zr：0.07％、Ni：1.2％、Mo：0.6％、V：0.53％、La：0.04％、Ta：0.06％、Ti：0.054％、B：0.72％、Co：0.06％、Nb：0.04％、Rb：0.03％、S≤0.05％、P≤0.05％、Re：0.02％、余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明還提出的一種所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼的制備方法，包括以下步驟：
S1、將基體的各原料加入電爐中熔化得到鋼水，澆注后得到鋼坯，將鋼坯在1320℃下保溫0.7h，然后在80℃的溫度下冷卻39min，然后在670℃真空回火2.4h，出爐冷卻至室溫得到基體；
S2、將熔覆粉末通過激光熔覆技術(shù)熔覆在基體的表面得到所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼；其中，所述熔覆粉末的化學(xué)成分按重量百分比包括：Cr：4％、Ti：8.5％、V：5％、C：6％、Mo：0.5％、B：1.2％、其余為鐵；采用預(yù)置粉方式進(jìn)行熔覆，預(yù)置粉厚度為1mm，激光功率為1500W，光斑直徑為1mm，搭接率為30％，掃描速率為6mm/s，采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，且氬氣的流量為8L/min。
實(shí)施例4
本發(fā)明提出的一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼，包括基體和熔覆層；其中，所述基體的化學(xué)成分按重量百分比包括：C：0.28％、Si：1.1％、Mn：0.6％、Cr：3.8％、Zr：0.09％、Ni：1.7％、Mo：0.7％、V：0.48％、La：0.03％、Ta：0.04％、Ti：0.058％、B：0.55％、Co：0.02％、Nb：0.08％、Rb：0.02％、S≤0.05％、P≤0.05％、Re：0.07％、余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明還提出的一種所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼的制備方法，包括以下步驟：
S1、將基體的各原料加入電爐中熔化得到鋼水，澆注后得到鋼坯，將鋼坯在1260℃下保溫1.3h，然后在68℃的溫度下冷卻50min，然后在660℃真空回火3.1h，出爐冷卻至室溫得到基體；
S2、將熔覆粉末通過激光熔覆技術(shù)熔覆在基體的表面得到所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼；其中，所述熔覆粉末的化學(xué)成分按重量百分比包括：Cr：5.6％、Ti：8％、V：7％、C：5％、Mo：1.2％、B：0.5％、其余為鐵；采用預(yù)置粉方式進(jìn)行熔覆，預(yù)置粉厚度為1.5mm，激光功率為1200W，光斑直徑為2mm，搭接率為25％，掃描速率為8mm/s，采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，且氬氣的流量為5L/min。
實(shí)施例5
本發(fā)明提出的一種溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼，包括基體和熔覆層；其中，所述基體的化學(xué)成分按重量百分比包括：C：0.26％、Si：1.2％、Mn：0.68％、Cr：3.8％、Zr：0.05％、Ni：1.3％、Mo：0.6％、V：0.5％、La：0.043％、Ta：0.067％、Ti：0.05％、B：0.7％、Co：0.06％、Nb：0.07％、Rb：0.03％、S≤0.05％、P≤0.05％、Re：0.05％、余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明還提出的一種所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼的制備方法，包括以下步驟：
S1、將基體的各原料加入電爐中熔化得到鋼水，澆注后得到鋼坯，將鋼坯在1300℃下保溫1h，然后在78℃的溫度下冷卻43min，然后在660℃真空回火2.7h，出爐冷卻至室溫得到基體；
S2、將熔覆粉末通過激光熔覆技術(shù)熔覆在基體的表面得到所述溫度傳感器用耐腐蝕合金鋼；其中，所述熔覆粉末的化學(xué)成分按重量百分比包括：Cr：4.8％、Ti：8.2％、V：6.2％、C：5.3％、Mo：0.9％、B：0.8％、其余為鐵；采用預(yù)置粉方式進(jìn)行熔覆，預(yù)置粉厚度為1.2mm，激光功率為1350W，光斑直徑為1mm，搭接率為27％，掃描速率為7mm/s，采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，且氬氣的流量為6L/min。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。