[发明专利]一种高铌含量奥氏体耐热钢及其制备方法

说明书

本发明一种高铌含量奥氏体耐热钢及其制备方法，成分设计合理，高温强度和韧性优异，加工性能和性价比好。所述的高铌含量奥氏体耐热钢，其成分按重量百分比计包括，Ni 19‑25％，Cr 20‑25％，Co 1.0‑6.0％，Mn≤1.0％，Nb 2‑4％，V 0‑0.5％，Si≤1.0％，N 0.1‑0.3％，C 0.04‑0.15％，B 0.001‑0.003％，Zr 0.001‑0.003％，Ce 0‑0.04％，P 0.01‑0.03％，余量为Fe。所述制备方法包括，浇注成合金锭；将合金锭均匀化和热变形处理；将热变形后的合金在1180‑1240℃进行5‑45分钟固溶热处理，然后水冷到室温。

技术领域

本发明涉及高温金属结构材料技术领域，具体为一种高铌含量奥氏体耐热钢及其制备方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，燃煤火电机组提供了我国75％以上的电力，这种能源结构在未来很长的时间内很难改变。目前，我国燃煤火电机组平均发电效率低，能耗高，是二氧化硫、氮化物NO_x、二氧化碳及汞的主要排放源，环境保护的压力大。采用高参数大容量火电机组是实现节能减排最直接、经济、有效的措施之一。因此，发展高参数超超临界燃煤发电技术，对我国经济和社会的可持续发展，实现环境友好，具有十分重要的战略意义和实际应用价值，600℃超超临界火电机组是目前国内已商用的先进的燃煤发电技术。

高温结构材料是实现先进超超临界发电技术最重要的材料基础，服役环境要求其具有优异的高温强度、韧性、抗蒸汽氧化性能、抗烟气腐蚀性能、组织结构稳定性等。在现役的600℃超超临界火电机组中，HR3C合金广泛用于制造锅炉的末级(高温段)过热器和再热器。HR3C合金属于高等级奥氏体耐热钢，是日本住友金属公司在TP310钢的基础上通过复合添加Nb、N等合金元素研制出的一种奥氏体耐热钢。但HR3C合金在服役过程中也表现出了一些不足，即组织结构稳定性较差，合金的韧性随着服役时间的增加下降很快，影响了电站的安全运行。同时，在现役600℃超超临界机组中，HR3C的服役温度已接近其极限，在超600℃(如650℃、700℃)超超临界机组中如继续使用HR3C合金作为末级过热器和再热器，则面临高温强度不足的问题。

发明内容

针对现有技术中HR3C合金存在的问题，本发明提供一种高铌含量奥氏体耐热钢及其制备方法，成分设计合理，高温强度和韧性优异，加工性能和性价比好。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高铌含量奥氏体耐热钢，其成分按重量百分比计包括，Ni 19-25％，Cr 20-25％，Co 1.0-6.0％，Mn≤1.0％，Nb 2-4％，V 0-0.5％，Si≤1.0％，N 0.1-0.3％，C 0.04-0.15％，B 0.001-0.003％，Zr 0.001-0.003％，Ce0-0.04％，P 0.01-0.03％，余量为Fe。

优选的，所述的Ni的重量百分比为19-22％。

优选的，所述的Cr的重量百分比为22-25％。

优选的，所述的Co的重量百分比为1.0-5.0％。

优选的，所述的Mn的重量百分比为不大于0.8％。

优选的，所述的Nb的重量百分比为2.5-3.5％。

优选的，所述的V的重量百分比为0-0.25％，Si的重量百分比为不大于0.75％，N的重量百分比为0.15-0.25％。

优选的，所述的Zr的重量百分比为0.001-0.003％，B的重量百分比为0.001-0.002％，Ce的重量百分比为0-0.02％。

一种高铌含量奥氏体耐热钢的制备方法，包括以下步骤：