[发明专利]一种含稀土抗高温氧化铁素体不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种不锈钢的制备方法，特别涉及一种含稀土抗高温氧化铁素体不锈钢的制备方法。

背景技术：近年来我国不锈钢生产和消费市场的迅猛发展，造成比较稀缺而昂贵的镍资源更突出的供求矛盾。在中国，乃至世界镍可开采的矿产储存少，故镍是一种稀缺的战略物资，它的应用，特别是未来的应用都会受到严格限制，为了节约昂贵的镍资源，大力开发和发展具有我国资源特色不含镍的铁素体不锈钢是很有意义的。在铁素体不锈钢中，较为典型的牌号是SUS430铁素体不锈钢，可用于制作高温环境条件下使用的耐热器具、热交换器、燃烧器等部件，但其耐高温氧化性能则嫌不足，造成部件使用寿命短。目前提高钢的耐高温氧化性，延长产品使用寿命的方法，通常采用提高铬或添加贵重金属，使用高铬含铝、钼、钛、镍、铌、钒等合金的耐热不锈钢。国际专利申请WO03027343介绍了“铁素体不锈钢及用于制作抗高温氧化部件”《FERRITIC STAINLESS STEEL AND USETHEREOF IN THE MANUFACTURE FOR HIGH TEMPERATURE RESISTANT PRODUCTS》，铬高达20％，含Al0.5-1.50，同时要求％Ti+％Nb/1.94>9(％C+％N)。美国专利US53325443介绍了“含铝的抗高温氧化铁素体不锈钢”《High-aluminum-containing ferritic stainless steel having improvedhigh-temperature oxidation resistance》，铬最高达25wt％，属于高铬级别铁素体不锈钢；同时含1.5-4.0wt％Mo，Nb V和Ti分别要求0.05-1wt t％，含Al量要求高达3-6wt％。并且碳含量要求比较低，要求控制在小于0.03wt％。美国专利US5578265介绍了“用于(汽车等的)催化式排气净化器的铁素体不锈钢”《Ferritic stainless steel alloy for use as catalytic convertermaterial》，要求含Al量要求高达4.5-6.0wt％，铬含量19.0-21.0wt％，Ni≤0.5wt％，Mg+Ca≥0.015wt％，Zr≤0.015wt％。以上三篇对比文献，或是含有较高含量的铝，或是含有高铬和贵重金属，成分中添加较高含量的Al，会使钢水变得流动性很差，中间包水口堵塞，工业上实现难度增加。而成分中加入高铬和贵重金属又使得制造成本大幅提高。

发明内容：本发明的目的是提供一种耐高温氧化性能优于SUS430的铁素体不锈钢，用于制作耐热器具、热交换器、燃烧器等，可明显延长使用寿命，相对含钼、钛、镍、铌、钒等合金的耐热不锈钢而言性价比高，解决现有铁素体不锈钢或是耐高温氧化性差、或是冶炼难度大成本高的技术问题。

本发明的技术方案为：一种含稀土抗高温氧化铁素体不锈钢，其化学成分的重量百分比为：C 0.03～0.05％，Si 0.2～0.5％，Mn 0.4～0.6％，S 0.002～0.007％，P 0.01～0.03％，Cr 16～18％，N≤0.03％，[OT]≤0.015％，RE 0.05～0.3％，余量为Fe。

在上述化学成份中，铬是使铁素体不锈钢具有铁素体组织并具有良好耐腐蚀性的合金元素。铁素体不锈钢在氧化性介质中，铬能使不锈钢的表面上迅速生成氧化铬(Cr₂O₃)的钝化膜。铁素体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得是由于在介质作用下，铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果。铬对铁素体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性。主要表现在铬提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能；铬还提高钢耐局部腐蚀，比如晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀以及某些条件下应力腐蚀的性能。本发明属于中铬级别铁素体不锈钢，铬保持在16～18％。

碳和氮，在铁素体不锈钢中是不受欢迎的，但又没有办法完全避免。铁素体中碳和氮，除了能使钢强化外，铁素体不锈钢的所有缺点，例如，脆性转变温度高，缺口敏感性大，焊后耐蚀性下降等都与钢中的碳、氮有关，碳和氮之所以没有办法完全避免是因为大气中含有很高的氮，且炼钢用原材料铬、废钢等中也含有碳，在冶炼过程中虽然能够去除部分和大部分去除碳和氮，但若要完全去除则是非常困难的，且钢中碳、氮越低，铁素体不锈钢冶炼成本越高。根据目前我国不锈钢企业冶炼装备及成本的综合考虑，所以控制(C+N)≤0.06～0.08％。