[发明专利]一种控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体为一种控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法。

背景技术

目前火电机组使用的600℃超超临界机组铸钢部件主要采用传统铁素体耐热钢，为了提升能效、降低污染和延长部件使用持久性，部分铸件已被更高性能的新型铁素体耐热钢所代替。与传统的铁素体耐热钢相比，新型铁素体耐热钢中B含量大幅提升至100ppm。钢中的B元素主要有三种存在形式，一是固溶在基体中的B；二是晶界处偏析的B，因B元素在α-铁素体中的固溶度极低，易在凝固过程中在晶界和亚晶界处产生偏析。这部分B原子与C原子替换形成M₂₃(C,B)₆相，对迁移界和位错施加钉扎力，在蠕变过程中对马氏体组织的演化起到抑制作用；三是形成BN相，是由于基体中的B与同为强偏析元素的N在凝固过程中形成的BN析出相，一般尺寸较大，达到几个微米，而较大的BN相(>1μm)将抵消基体中B和N的固溶强化效果。9wt％Cr系铁素体耐热钢中BN相是在1200℃时开始析出，尺寸具有随冷却速度的增加而减小的趋势。

目前，对于钢中析出相形态及分布的热处理方法的相关专利较为稀少，如:“控制Al-Cu-Mg-Mn合金中含Mn相均匀弥散析出的热处理方法(CN105239029A)”，材料经过缓慢阶段升温至410～470℃长期保温再缓慢升温至470～530℃，充分均匀化，达到Mn相均匀弥散分布的目的。“纳米析出相强化及控制的超细晶粒马氏体钢的制备方法(CN101713046B)”中的热处理方法主要指是钢板经过热连轧+冷轧工艺后，进行850～980℃保温10min后的淬火处理。“相变控制氮化物析出硬化型调质钢(CN1368560A)”在热处理方面，实行1050～1250℃扩散退火，并进行二次回火。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法，能有效的细化耐热钢中BN相尺寸，并且提升该钢的抗拉强度和蠕变性能。

本发明的技术方案是：

一种控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法，包括如下步骤：

(1)将工件以400～500℃/h加热至1200～1250℃，保温1～2h，放入超速淬火油中淬火；

(2)将工件以90～110℃/h加热至1050～1150℃，保温2～4h，风冷至室温；

(3)将工件以90～110℃/h加热至710～750℃，保温1～4h，炉冷。

所述的控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法，超超临界耐热钢按重量百分比化学组成为：

C：0.08～0.15％；Si：0.15～0.3％；Mn：0.7～1.1％；Cr：9.0～11.0％；Mo：0.5～1.0％；Co：2.5～3.5％；Re：0.3～0.6％；Zr：0.1～0.2％；V：0.1～0.2％；Nb：0.05～0.08％；N：0.02～0.03％；B：0.008～0.014％，余量是Fe和杂质。

所述的控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法，杂质为：P≤0.01％；S≤0.001％；Cu≤0.02％。

所述的控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法，优选地，将工件以450℃/h加热至1250℃，保温1h，放入超速淬火油中淬火。

所述的控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法，优选地，将工件以100℃/h加热至1120℃，保温3h，风冷至室温。

所述的控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法，优选地，将工件以90℃/h加热至730℃，保温3h，炉冷。

本发明的设计思想是：

本发明控制超超临界耐热钢中BN相形态的热处理方法的设计思路来自钢中BN相凝固过程的机理研究，通过较高的加热温度将钢中BN相重熔，并且利用BN相随冷却速度增加尺寸减小的特点采用超速淬火油进行快速冷却，控制BN相的尺寸，由于快速冷却强化了材料的强度，却降低了材料的韧性，因此配合随后的二次奥氏体化工艺，在保证稳定BN相的基础上重新得到致密的马氏体组织，配合高温回火获得高强度、高韧性的超超临界耐热钢铸件。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明提出通过热处理工艺设计(高温淬火+高温正火+一次高温回火)控制新型铁素体耐热钢中BN相的形态，获得细小、弥散分布BN相的工艺控制技术，增强其在钢中的析出强化效果，提升耐热钢综合使用性能。与所涉及通过热处理方法调控钢中析出相的相关专利文献相比，存在较大差异。