[发明专利]一种新型奥氏体耐热不锈钢

说明书

技术领域

本发明属于合金钢领域，特别是一种新型奥氏体耐热不锈钢。主要是在高温和强氧化、强腐蚀的环境下能承受较大应力的结构件用钢。

背景技术

在航天、舰船、电力、石油化工等领域中，发动机、蒸汽锅炉、蒸汽涡轮、乙烯裂解炉及制氨转化炉等有关部件被长期使用在高温中，这些部件在高温下承载拉伸、弯曲、扭着、疲劳和冲击等各种载荷，同时还与高温蒸汽、空气或燃气接触，使表面发生高温氧化或气体腐蚀。在高温环境下工作，钢和合金将产生原子扩散过程，从而引发金相组织转变，因此这就要求在该环境中使用的钢种必须具有良好的高温强度及与之相适应的塑性，抗高温氧化性，同时还要具有足够高的化学稳定性。随着技术的发展，使得其操作温度不断提高，其所使用部件表面温度已高达1100℃，这将对钢材的性能要求进一步提高。

现有技术中，在该环境中所使用的钢种是以HP糸列为主，HP40钢，虽然具有一定的抗高温氧化性能，但其制造成本高，使用寿命短，增加部件消耗，加大了生产成本，降低了生产效率。具有体心立方结构的铁素体型耐热钢，在600-650℃温度条件下其蠕变强度会明显下降。具有面心立方结构的奥氏体耐热钢，虽然在650℃或更高温度具有较高的高温强度，但因其奥氏体耐热钢中存在硬而脆的σ相，σ相在合金中形成片状且数量达到2-5％时，晶界出现偏聚会，引起脆化效应，最终导致合金失效，部件损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有奥氏体耐热不锈钢技术中的不足，进一步提高奥氏体耐热不锈钢的高温强度，显著降低脆化效应，提供“一种新型奥氏体耐热不锈钢”。该奥氏体耐热不锈钢组分设计合理、制造工艺简单，在900℃下具有优良的高温强度及与之相适应的塑性，较高的抗高温氧化性能，耐腐蚀性、抗疲劳、抗蠕变性能和抗冲击韧性。其抗拉强度可达748Mpa，冲击韧性78J，该钢在900℃下循环氧化100小时的氧化增重速度小于0.005g/m2，该钢在900℃下时效2000小时硬度HB为89MPa。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种新型奥氏体耐热不锈钢，按重量百分比计算，所含成分如下：

C：0.04-0.08％； Si：2.05-2.80％；Mn：1.3-2.0％；

P：≤0.035％；   S：≤0.030％；   Cr：23.5-26.0％；

Ni：19.2-22.0％；N：0.08％；      Co：0.20-1.50％；

Mo：0.10-0.20％；Xt：0.01-1.0％；

余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明一种新型奥氏体耐热不锈钢的制备方法，包括如下步骤：

1)按奥氏体耐热不锈钢所含成分的重量百分比计算进行原料配制：

C：0.04-0.08％； Si：2.05-2.80％；Mn：1.3-2.0％；

P：≤0.035％；   S：≤0.030％；   Cr：23.5-26.0％；

Ni：19.2-22.0％；N：0.08％；      Co：0.20-1.50％；

Mo：0.10-0.20％；Xt：0.01-1.0％；

余量为Fe及不可避免的杂质；

2)将按前述配制的原料装入感应炉中冶炼，精炼期温度控制在1540℃-1590℃，精炼时间25-45分钟；

3)电渣精炼，精炼期温度控制在1540℃-1580℃，熔炼电压45-50V，

熔炼电流2600-3000A；

4)锻造，锻造温度1180℃-950℃，开锻温度1180℃；

5)热轧，热轧温度1150℃-900℃，开轧温度1150℃；

6)退火，退火温度950℃-1040℃，水冷时间1.5小时；

7)多道次进行拉拔→退火→拉拔，得到奥氏体耐热不锈钢成品。

步骤7)中所述的拉拔采用单车进行。

步骤7)中所述的退火，其退火温度为950℃-1040℃，退火保温1小时。

步骤2)中所述的配制的原料装入感应炉中冶炼，其装料顺序为：碳C-纯铁Fe-金属铬Cr-镍板Ni-硅Si-锰Mn-钴Co-钼Mo，所述稀土Xt在出炉前5分钟内一次加入钢液中充分搅拌均匀。

本发明一种新型奥氏体耐热不锈钢所设计成分的原理如下：

C：非常有效的硬化和固溶强化组元，保证高温强度。但常常作为裂纹源出现，如含量过高容易形成脆硬组织而引发延迟裂纹，其成分重量％限制在0.04-0.08％；

Mn：脱氧和脱硫作用，确保抗氧化性的重要元素，其成分重量％限制在1.3-2.0％；