[其他]稀土、高铬铁素体耐热铸钢

说明书

本发明是一种加稀土的高铬铁素体耐热铸钢。其特点是钢中加入了我国富有的较便宜的稀土混合金属，明显地提高了抗氧化性能，其使用温度可提高到１１００℃；同时，抗高温硫腐蚀性能也得到改善。该钢经长期高温试验后的显微组织为铁素体及块状碳化物，有利于抗腐蚀。故该钢适用于９００～１０００℃温度下具有氧化、硫腐蚀和磨损的苛刻工作条件。

本发明属于合金钢领域，是一种加稀土的高铬铁索体耐热铸钢。主要适用于在900～1000℃温度下具有氧化、腐蚀和磨损工作条件下的零部件，如水泥窑冷却机的扬料斗等。

象在水泥窑的冷却机中，高温熟料进入扬料斗区，不仅对材质产生高温氧化，而且还有冲击作用;同时，熟料以一定的速度向筒尾滑动，对材质产生磨损;熟料中还含有S、K、Na等元素，对扬料斗产生高温腐蚀。在以上条件下，要求材质必须具有良好的抗氧化性，抗高温硫腐蚀性，抗磨性以及一定的高温强度和韧性等。

通常，在上述工作温度下，一般可采用镍铬型奥氏体耐热钢，如1Cr18Ni9Ti、1Cr20Ni10、1Cr25Ni等。但在高温且有硫腐蚀和磨损的工作条件下，上述钢号是不能满足使用要求的;同时，这些钢均含有较高的镍，不够经济。此外，也有采用耐热铸铁的，虽然经济，但因其抗氧化性能不好，铸件易破损，也不能满足使用要求。

本发明的目的在于提供一种在高温下具有良好抗氧化性、抗硫腐蚀性及抗磨性的，且合金组成较经济合理的钢种。

为了达到上述目的，本发明的高铬铁素体耐热钢的基础上，除了含有C、Cr、Si主要元素外，还加入了稀土元素。

碳在耐热钢中要比较重要的元素，它能增加钢的高温强度和硬度，能增加钢液的流动性，改善钢的铸造性能。

铬是耐热钢中最重要的元素，它使钢具有良好的抗氧化性和抗硫腐蚀性，并使钢具有一定的强度。

稀土加入钢中，可净化钢液，改善氧化皮的结构，使氧化皮变得致密，降低氧化速度，特别是在冷热循环的条件下，氧化皮不易脱落，从而大大地提高了该钢的抗氧化性和抗硫腐蚀性能。

根据上述意旨，提出了一种含稀土的高铬铁素体耐热铸钢，其具体的化学成分（重量%）如下：C0.5～0.7%，Cr21～23%，Si1～2%，Mn≤1%，RE0.2～0.3%。

本发明可采用电炉或非真空感应炉冶炼。钢的浇铸性能良好，钢水可直接浇铸成各种形状的零部件。铸件使用前，应在700～800℃温度下进行消除应力处理。

该钢的主要特点是加入了我国富有的较便宜的稀土混合金属。因此，与相应的G-X40Cr22铁素体耐热铸钢相比，抗氧化性能明显提高，1100℃温度下的循环氧化增重速度下降，并且表面的氧化皮不脱落，从而可使该铸钢在空气中的最高使用温度由1050℃提高到1100℃。同时，抗高温硫腐蚀性能也得到改善。经高温下长期试验表明，该钢长期高温使用后的显微组织为铁素体及块状碳化物，有较好的抗磨损性。

表1为本发明与对比钢号G-X400Cr22的性能对比。

综上所述，本发明特别适用于在900～1000℃温度下有氧化硫腐蚀和磨损的较苛刻条件下工作的耐热铸件。

实施例

在500kg中频感应炉上冶炼了3炉本发明钢种。其具体的化学成分如表2所示。

熔炼后，钢水浇铸在砂模铸型中，同时浇铸一些圆棒，以便进行性能测试。其中进行了力学性能试验和抗氧化性能试验。表3列举了力学性能结果，抗氧化性能结果如表4所示。为了对比，对进口的DING-X40Cr22钢进行了化学成分和抗氧化性能试验，其结果分别列入表2和表4。

表1 本发明与G-X40Cr22钢的性能对比

表2 实施例和G-X400Cr22钢的化学成分（重量%）

表3 实施例的力学性能测试结果