專利名稱：節(jié)鎳耐熱鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼中的一種含有稀土及其他微量元素的鉻鎳奧氏體耐熱鋼。適用于制作650-1000℃內(nèi)的各種耐熱構(gòu)件。
國(guó)內(nèi)外在650-1000℃溫度范圍內(nèi)大量采用1Cr18Ni9Ti，Cr25Ni13、Cr20Ni14Si2等鋼種，其含鎳量較高，價(jià)格較貴。為了節(jié)鎳，國(guó)內(nèi)亦開展了鉻錳氮型(如Cr21Mn12Si2N)，鐵鋁錳型(Mn30A19型)等耐熱鋼的研究，但由于鋼中含錳較高，抗氧化性能較差，且長(zhǎng)時(shí)間高溫時(shí)效和使用后，脆性傾向也較嚴(yán)重，影響了鋼的使用效果，限制了其使用范圍。目前在國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)中日本的公開特許公報(bào)報(bào)導(dǎo)的昭59-16954、昭61-183449、昭58-141891、昭59-162256和GB1525243、US3969109等也對(duì)含稀土的耐熱鋼進(jìn)行了介紹，這些耐熱鋼雖然能滿足在高溫下的一些使用要求，但其大部分含鎳量均較高，勢(shì)必價(jià)格昂貴，有的錳含量較高，對(duì)高溫抗氧化不利，有的N含量較高，冶煉工藝較難控制，這些均使其在推廣使用中受到限制。
本發(fā)明的目的是提供一種在650-1000℃范圍內(nèi)，有較高的高溫強(qiáng)度、良好的高溫抗氧化性及較小的時(shí)效脆性傾向的節(jié)鎳耐熱鋼。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明耐熱鋼的具體化學(xué)成分(重量%)為C 0.26～0.40%;Si 1.0～3.0%;Mn 1.0～2.8%;Cr 18～22%;Ni 2.0～4.8%;N 0.15～0.28%;RE 0.001～0.20%;Mg 0.0005～0.10%;Zr≤0.2%;其余為Fe。在本發(fā)明鋼中采用碳、氮及少量鎳作為奧氏體化元素，以形成奧氏體基體。在本發(fā)明鋼中碳是強(qiáng)烈的奧氏體形成元素，在鋼中加入較高的碳元素，以擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體，降低鎳含量。同時(shí)由于碳化物彌散強(qiáng)化，提高了鋼的高溫蠕變破斷強(qiáng)度，并可抑制σ相的形成，減少鋼的時(shí)效脆性傾向。
在保證鋼形成奧氏體基體并有足夠的穩(wěn)定性的情況下，把鎳控制在2.0～4.8%較低的含量水平，仍能得到與高鎳鋼相當(dāng)?shù)男阅?，從而使鋼達(dá)到了節(jié)鎳的目的，也保證了鋼在高溫下的基本強(qiáng)度要求。另外利用碳、氮、稀土復(fù)合合金化進(jìn)一步提高了鋼的高溫強(qiáng)度。鉻、硅是本發(fā)明鋼保證具有足夠抗氧化性的主要合金元素，但考慮綜合機(jī)械性性能，鉻控制在18～22%，硅控制在1～3%的范圍內(nèi)，其中在鋼中加入微量的稀土元素，增加了氧化膜的粘附性，使本發(fā)明鋼的抗氧化性明顯提高，達(dá)到了1000℃以內(nèi)的使用要求。在本發(fā)明鋼中含有較高的碳、硅元素，保證了鋼液的流動(dòng)性，使本發(fā)明鋼的鑄造性能也很好。鋼中加入微量元素鎂、鋯，可以凈化晶界、強(qiáng)化晶界、改善高溫強(qiáng)度;加入鎂后，還可以細(xì)化晶粒，改善鋼的熱塑性，提高成材率。將使本發(fā)明鋼的鑄性能也很好。
本發(fā)明鋼可以采用電爐或非真空感應(yīng)爐冶煉，因?yàn)楸景l(fā)明鋼的鑄性能好，可以采用砂模鑄型澆鑄成各種形狀的部件，也可采用離心澆鑄成管材;可以進(jìn)行鍛造、軋制加工成各種變形材等。鑄件可以鑄態(tài)交貨，變形材進(jìn)行固溶熱處理。
本發(fā)明鋼與現(xiàn)有技術(shù)鋼相比較具有好的高溫強(qiáng)度和抗氧化性能，其對(duì)比結(jié)果見表1。通過對(duì)比表明，與現(xiàn)有鉻鎳奧氏體鋼相比較，本發(fā)明鋼中的鎳含量明顯降低，所以比較經(jīng)濟(jì);而且高溫強(qiáng)度及抗氧化性都達(dá)到或超過了對(duì)比鋼的水平。本發(fā)明鋼與鉻錳氮型鋼相比較，因鋼中錳含量較低，明顯的改善了鋼的抗氧化性，且鋼中總合金含量低，并具有較小的時(shí)效脆性傾向。同時(shí)本發(fā)明鋼還具有冶煉、澆鑄成型容易，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易于掌握等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例根據(jù)上述化學(xué)成分范圍，在感應(yīng)爐上冶煉了三爐本發(fā)明鋼及1Cr20Ni14Si2，4Cr25Ni13對(duì)比鋼各一爐，其具體化學(xué)成份見表2。鋼冶煉后分別澆鑄成鋼錠及鑄態(tài)試樣，鋼錠鍛造成棒材，然后再分別對(duì)鍛造及鑄態(tài)試樣進(jìn)行了性能檢驗(yàn)。本發(fā)明鋼由于加入了稀土、鎂等微量元素后，改善了抗氧化性能。表3為1000℃氧化增重試驗(yàn)結(jié)果。表4列舉了本發(fā)明鋼與對(duì)比鋼的力學(xué)性能測(cè)試對(duì)比結(jié)果。
表1 本發(fā)明鋼與現(xiàn)有技術(shù)鋼種的性能對(duì)比(鍛造狀態(tài)，固溶處理) 表3 1000℃氧化增重試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果(g/m2·h)

表4 實(shí)施例的力學(xué)性能測(cè)試對(duì)比結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種適合在650-1000℃溫度下使用的含有稀土及其他微量元素的節(jié)鎳耐熱鋼，其特征在于耐熱鋼的化學(xué)成份含量為(重量%)C 0.26～0.40%；Si 1.0～3%；Mn 1-2.8%；Cr 18.0～22%；Ni 2.0～4.8%；N 0.15～0.28%；RE 0.001～0.2%；Mg 0.0005～0.10%；其余為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼，其特征在于鋼的化學(xué)成分中，Zr≤0.2。
全文摘要
本發(fā)明是一種含有稀土等的節(jié)鎳耐熱鋼，該鋼的主要特征是加入少量稀土及其他微量元素，含有較低的鎳，合金的總含量較少，比較經(jīng)濟(jì)。鋼在650—1000℃范圍內(nèi)具有較高的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化性及較小的時(shí)效脆性傾向，可采用電爐或非真空感應(yīng)爐冶煉，可以生產(chǎn)各種變形材及鑄件。本發(fā)明適用于650—1000℃的各種爐用及其他耐熱構(gòu)件。
文檔編號(hào)C22C38/58GK1106468SQ9410095
公開日1995年8月9日 申請(qǐng)日期1994年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月2日
發(fā)明者胥繼華, 魯國(guó)榮 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院