[发明专利]一种长寿命高合金耐热钢及其制造方法

说明书

一种长寿命高合金耐热钢及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C：0.04～0.08％，Si：0.2～0.6％，Mn：0.5～1.50％，P≤0.045％，S≤0.003％，Ni：19.0～22.0％，Cr：24.0～25.0％，0.03％≤N＜0.05％，Ti_总：2Ti_有效～0.2％，所述Ti_有效＝3.4214×N％+3.8096×S％－0.097，所述Ti_总为钢中Ti的总含量，所述Ti_有效为钢中Ti的有效含量，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过在310S耐热钢中添加Ti使310S耐热钢中的游离氧含量和游离氮含量得到降低，提高310S耐热钢内在与外在表面质量，同时，与板坯修磨工艺相配套，使所述高合金耐热钢高温使用寿命达到常规310S耐热钢的1倍以上。

技术领域

本发明属于高温用不锈钢或耐热钢金属材料领域，具体地，涉及一种长寿命高合金耐热钢及其制造方法。

背景技术

现有310S耐热钢，其化学成分重量百分比为：C：0.04～0.08％，Si：0.2～0.6％，Mn：0.5～1.50％，P≤0.045％，S≤0.003％，Ni：19.0～22.0％，Cr：24.0～25.0％，其余为Fe和不可避免的杂质。

一般生产工艺流程概括如下：

冶炼—板坯连铸—板坯表面修磨—板坯加热—带钢热轧—带钢卷取—带钢退火、酸洗—检查—卷取、包装。

使用电炉(EF)、氩氧精炼炉(AOD)冶炼。仅依靠设备及工艺手段尽可能减少310S耐热钢中的游离氧、氮。

为提高310S耐热钢的抗氧化性能，现有的310S耐热合金化技术，有代表性的有耐热钢Al合金化技术和耐热钢化学处理表面改性技术：

《不同Al含量的310S耐热钢热轧加工后的组织和力学性能》(兰州理工大学学报，2012年10月)一文介绍了添加Al的310S耐热钢用于更苛刻的高温条件使用。目前国内外在高性能耐热钢方面的研究热点主要集中在奥氏体基体表面渗Al、制备金属问化合物、镍基超合金和含Al奥氏体耐热钢这4个方面。添加Al的奥氏体耐热钢的制备成本相对较低，并且可以在基体表面形成更稳定的保护膜，从而可显著地提高材料的高温抗氧化性。另外，Al元素的加入可以使基体内形成金属间化合物，这些第二相的存在促进了材料高温力学性能的提高。

《化学热处理表面改性310SS高温腐蚀行为》(中国腐蚀与防护学报，2002年2月)一文介绍了固体粉未法渗硼，对耐热钢的高温腐蚀效果无明显影响。

对于上述铝合金化方法或表面渗硼方法处理后得到的310S耐热钢，无法有效减少钢中游离的氮、氧元素。钢中游离的氮、氧元素会对钢表面氧化膜产生影响，从而影响所述310S耐热钢的抗氧化性。

另外，为使得所述310S耐热钢具备优良的表面质量，现有310S耐热钢板坯表面修磨使用同一粒度砂轮进行二遍表面修磨，砂轮修磨线速度在二次修磨中相同。不能很好的保证修磨完成后表面的光泽程度。

在高温(900～1050℃)条件下使用，钢表面会起皮，进而影响其在高温使用环境下的使用寿命。现有310S耐热钢在900～1050℃下的使用寿命仅为12～18个月。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长寿命高合金耐热钢及其制造方法，该耐热钢通过在310S耐热钢中添加Ti使310S耐热钢中的游离氧含量和游离氮含量得到降低，减少钢中有害的氧化物、氮化物夹杂的含量，提高310S耐热钢内在与外在表面质量，同时，与板坯修磨工艺相配套，使所述高合金耐热钢高温使用寿命达到常规310S耐热钢的1倍以上。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：