[发明专利]一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法

说明书

本发明涉及一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其制备方法是：首先在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢；再对其表面进行预处理，预处理后将其进行激光熔凝，使Al上浮到熔池上部，在熔凝层中将形成Al含量上高下低；最后在高温环境下进行预氧化处理后能够在Cr系奥氏体不锈钢表面形成类似于Al系耐热不锈钢那样连续致密的Al₂O₃保护膜，进而提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能。本发明通过在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加少量的铝，并通过激光熔凝技术，使Cr系奥氏体耐热不锈钢表面包覆一层致密的氧化铝保护层，从而提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能。

技术领域

本发明属于耐高温不锈钢技术领域，具体涉及一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法。

背景技术

奥氏体耐热不锈钢是能源、化工等工业生产中耐高温器件的主要原料之一，其中，耐高温器件需要承受约600～900℃的高温环境。传统Cr系奥氏体耐热不锈钢因其表面形成的Cr₂O₃膜而对基体实现有效保护，但由于在含水蒸气的环境中Cr₂O₃易于和水蒸气形成不稳定的或挥发性的含Cr氢氧化物，严重地恶化了Cr₂O₃层的稳定性，从而制约了Cr系(高Cr)不锈钢在许多高温环境的使用。相比Cr₂O₃而言，Al₂O₃的生长速率更低，热力学稳定性更好，在水蒸气环境中具有远低于Cr₂O₃形成易挥发性氢氧化物的速率和易氧化速率。因此Al系(高Al)耐热不锈钢表面的Al₂O₃膜比Cr系耐热不锈钢表面的Cr₂O₃膜有更好的长效高温防护功能。但要形成连续致密的Al₂O₃膜，Al系耐热不锈钢中含Al量质量百分计要达到4％～6％，而为了维持合金能够形成单相奥氏体组织，又需要在合金中加入非常高含量的Ni(质量百分计>25％～30％)，这将直接导致合金成本的大幅度上升，另外虽然Al系(高Al)耐热不锈钢抗高温性能较好，但其高温蠕变强度不足。

因此，开发和设计一种能够具有Al系不锈钢的耐高温性能，且在生产成本上不会提高的Cr系奥氏体耐热不锈钢的方法具有重要的经济、社会和现实意义。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种方法简单，设计合理的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：

步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢；

步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理；

步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S3后还设置有步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作。

作为本发明的进一步优化方案，所述预氧化操作为：在温度为600-1000℃下，空气加5-10％的水蒸气中经50-100h恒温氧化。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S1中的掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢中，按百分比计，各组分为：17-25％的Cr，11-20％的Ni，1-2％的Al，0-1％的C，0-1％的Ti，0-1％的Nb，0-2％的Mo，0-2％的Si，0-0.5％的混合元素，余量为Fe。