[发明专利]一种耐热钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，尤其涉及一种耐热钢及其制备方法。

背景技术

耐热钢是指在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢。耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类：抗氧化钢又简称不起皮钢，一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低；热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢，其在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的加工性能和焊接性，以及一定的组织稳定性。

当前，随着石油、化工、核电能源行业快速发展，相关设备或部件在高温、腐蚀服役时，其所涉及耐热钢材部件的重量也随之增加，国内外研究者、生产者针对耐热钢改性进行了诸多探索，且取得一些令人满意的效果，特别是关于稀土耐热钢的发展非常迅速。

稀土加入钢中，不仅可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用，在某些钢中还能有微合金化的作用。大量的研究结果表明，稀土元素可明显改善耐热钢和电热合金的钢的抗氧化能力，高温强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等。但稀土的开发与应用是世界各国重要的战略资源，不论是对结构材料还是功能材料的制备和使用而言，如何有效提高稀土的利用效率，具有重要的意义。

在稀土耐热钢生产或制备过程中，稀土元素的添加量不同，其在钢液凝固过程中吸收效果不同进而对钢的改性效果差异较大：添加量太少，改性效果较小；若添加量太多，易在钢组织中夹杂物等缺陷，进而明显有损于耐热钢的力学性能与高温耐蚀性。

并且，在铸造合金熔炼时，不论是孕育剂或变质剂在加入合金液时，其颗粒尺寸应保持一定尺寸，一般至少为毫米级，如尺寸太小，对于稀土元素来说，会被熔解、烧损，使得收率显著降低，影响稀土元素的使用效率；如尺寸太大，又不利于发挥稀土元素的作用，因此，稀土元素在耐热钢中的利用率还有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种耐热钢及其制备方法，该方法可提高稀土元素的利用率。

本发明提供了一种耐热钢，由以下化学成分组成：

优选的，所述稀土选自Ce、La与Y中的一种。

本发明还提供了一种耐热钢的制备方法，包括以下步骤：

将第一质量份的Fe与0.3～1.0wt%的C、1.0～2.5wt%的Si、0.3～2.5wt%的Mn、15～25wt%的Cr、5～15wt%的Ni、0.1～2.0wt%的Mo、0～0.03wt%的S、0～0.03wt%P混合熔炼，得到钢液；

将第二质量份的Fe覆盖于0.05～0.5wt%的稀土表面，倒入所述钢液，静置，得到耐热钢；

所述稀土的粒径为纳米级和/或微米级。

优选的，所述稀土的平均粒径为150nm～600μm。

优选的，所述第二质量份的Fe的质量为稀土质量的0.3%～0.7%。

优选的，所述混合熔炼的具体步骤为：将第一质量份的Fe与0.3～1.0wt%的C、0～0.03wt%的S、0～0.03wt%的P混合加热至熔清，，再加入1.0～2.5wt%的Si与0.3～2.5wt%的Mn，继续加热，进行第一次脱氧后，加入15～25wt%的Cr、5～15wt%的Ni与0.1～2.0wt%的Mo，然后进行第二次脱氧，除渣，镇静，得到钢液。

优选的，所述稀土通过球磨活化得到。

优选的，所述稀土按照以下方法进行制备：

将稀土块料进行人工破碎后与溶剂混合后，在惰性气体保护的条件下进行球磨，得到稀土。

优选的，所述球磨过程中磨球与稀土的质量比为（5～15）：1。

优选的，所述球磨的时间为20～80h。