一种抗硫腐蚀的耐热合金及其棒材生产方法技术

本发明专利技术公开了一种抗硫腐蚀的耐热合金，以质量百分比计，其组成为：C：0.025～0.25％，Si:1.30～2.50％,Mn:1.00～2.50％,Cr:20～30％,Ni:17～27％,Nb:0.75～2.50％,Mo:0.6～1.50％，Al:1.0～2.5％，V：0.6～1.5％，Ce+La:0.001～0.050％，P≤0.035％，S≤0.030％，余量为Fe。本发明专利技术还公开了一种抗硫腐蚀的耐热合金的棒材生产方法。本发明专利技术公开的抗硫腐蚀的耐热合金及其棒材生产方法，其合金棒材不仅具有较高的强度，还具有良好的高温抗硫腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料
，特别涉及一种抗硫腐蚀的耐热合金及其棒材生产 方法。
技术介绍
商用的耐热合金，如德国的1. 4848(GX40CrNiSi25-20)以及美国的 ASTMA351(HK40)两个牌号的合金，主要含25wt%左右的Cr和20wt%左右的Ni，它们具有 一定的强度。但他们在高温（950°C~1050°C)使用特别是在含硫（S)的环境使用时，由于 其耐腐蚀性能较低，故其使用寿命较低。因此，目前急需一种在高温使用时能抗硫腐蚀的 耐热合金，使其使用强度和抗硫腐蚀性能优于现有的商业用合金材料，以解决现有商业用 Ni-Cr耐热合金相关性能上的不足。
技术实现思路
针对当前耐热合金的性能不足，本专利技术的目的是提供一种抗硫腐蚀的耐热合金及 其棒材生产方法，使耐热合金及其棒材具有较高强度的同时还具有良好的抗硫腐蚀性能。 为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种抗硫腐蚀的耐热合金，以质量百分比计， 所述合金组成为：C:0· 025 ~0· 25%，Si:l. 30 ~2. 50%，Μη:1· 00 ~2. 50%，Cr:20 ~ 30 %，Ni: 17 ~27 %，Nb: 0· 75 ~2. 50 %，Mo: 0· 6 ~1. 50 %，A1:1. 0 ~2. 5 %，V:0· 6 ~ 1. 5%，Ce+La:0. 001 ~0· 050%，P彡 0· 035%，S彡 0· 030%，余量为Fe。 优选地，所述Ce+La的质量百分比含量为：0. 01~0. 008%。 优选地，所述V的质量百分比含量为：0. 3 - 1. 1%。 优选地，所述Nb的质量百分比含量为：0. 3 - 1. 1%。 本专利技术还提供了一种抗硫腐蚀的耐热合金的棒材生产方法，包括如下步骤： 将原料在非真空中频感应炉中熔炼得钢液，控制所述钢液的质量百分比组成为： C:0. 025 ~0.25 %，Si:1.30 ~2.50 %，Μη: 1.00 ~2.50 %，Cr: 20 ~30 %，Ni: 17 ~ 27%，Nb:0. 75 ~2. 50%，Μ〇:0· 6 ~1. 50%，V:0· 6 ~1. 5%，P彡 0· 035%，S彡 0· 030%， 余量为Fe; 将所述钢液在水平连铸机中铸成圆型棒材； 将所述棒材在非真空中频感应炉中重熔，同时加入Al、Ce和La元素进行合金 化，得重熔钢液，控制所述重熔钢液的质量百分比组成为：C:0. 025~0. 25%，Si:1. 30~ 2. 50%，Μη: 1.00 ~2. 50%，Cr: 20 ~30%，Ni: 17 ~27%，Nb:0.75 ~2. 50%，Mo:0.6 ~ 1. 50 %，Α1:1· 0 ~2. 5%，V:0· 6 ~1. 5 %，Ce+La:0. 001 ~0· 050%，P彡 0· 035 %， S<(λ030%，余量为Fe; 将所述重熔钢液在卧式离心机中离心铸造成管坯。 进一步地，所述非真空中频感应炉中的熔炼温度控制在1560-1600°C。进一步地，所述卧式离心机中的离心铸造温度控制在1500-1550°C，离心转速控制 为2100~2300转/分。 本专利技术提供的抗硫腐蚀的耐热合金中，相关元素的作用机理如下： 铝（A1)在合金使用过程中，能自动形成A1203膜，A1 203膜比SiO2膜和Cr203膜的 抗硫（S)腐蚀性能优越，而且在使用过程中能自动再形成A1203膜。 铌（Nb)与碳有很强的亲和力，由于铌的固定碳和沉淀硬化作用，可以提高合金的 蠕变性能及强度，在奥氏体合金中，铌还可以防止氧化介质对合金的晶间腐蚀。 钒（V)是强碳化物及氮化物形成元素，钒细化合金铸造晶粒，提高晶粒粗化温度， 从而降低合金的过热敏感性，并提高合金的强度和韧性。 磷（P)和硫（S)均为杂质元素，P元素在合金中不形成碳化物，易造成严重偏折，S 元素在合金中也产生严重偏折，如果以熔点较低的FeS形成存在，将导致合金的热脆现象， 必须严格控制合金中磷和硫含量。 铈（Ce)和镧（La)和氧、硫、磷、氮的亲和力很强，它们有脱氧脱硫和消除有害杂 质的作用，在铸钢中，它能增加钢液的流动性，改善铸态组织，清洁晶界，从而提高合金耐腐 性。 硅（Si)不易形成碳化物，过高（彡2. 5% )含量的硅降低了合金的韧性和塑性。 本专利技术提供的一种抗硫腐蚀的耐热合金，在合金中添加1. 0~2. 5%的铝元素，可 在合金使用过程中自动形成A1203膜，A1 203膜比SiOj莫和Cr203膜具有更强的抗硫（S)腐蚀 性能，而且铝元素在合金使用过程中能自动再形成A1203膜；并且合金中0. 001~0. 050% 的铈和镧元素有脱氧脱硫和消除有害杂质的作用，在铸钢中，铈和镧元素还能增加钢液的 流动性，改善铸态组织，清洁晶界，从而提高合金的耐腐性；同时，还在合金中添加0. 75~ 2. 50 %的铌元素和0. 6~1. 5 %的钒元素，能够进一步增强合金的强度、韧性和抗腐蚀性 能。因此本专利技术提供的合金不仅能够保持较高的强度性能，同时还具有很强的高温抗硫腐 蚀性能。【附图说明】 图1为本专利技术实施例1提供的耐热合金和美国HK40牌号的耐热合金在1000°C的 含硫环境中的热腐蚀失重对比图； 图2为美国HK40牌号的耐热合金在1000°C的含硫环境中的热腐蚀形貌图； 图3为本专利技术实施例1提供的耐热合金在1000°C的含硫环境中的热腐蚀形貌图。【具体实施方式】 本专利技术实施例提供的一种抗硫腐蚀的耐热合金，以质量百分比计，其组成为： C:0. 025 ~0.25 %，Si:1.30 ~2.50 %，Μη: 1.00 ~2.50 %，Cr: 20 ~30 %，Ni: 17 ~ 27 %，Nb: 0· 75 ~2. 50 %，Mo: 0· 6 ~1. 50 %，Al: 1. 0 ~2. 5 %，V:0· 6 ~1. 5 %， Ce+La:0. 001 ~0· 050%，P彡 0· 035%，S彡 0· 030%，余量为Fe。 作为优选，Ce+La元素在合金中的质量百分比含量控制在0. 01~0. 08%最佳。 作为优选，V元素在合金中的质量百分比含量控制在0. 3 - 1. 1%最佳。 作为优选，Nb元素在合金中的质量百分比含量控制在0. 3 - 1. 1%最佳。本专利技术实施例提供的一种抗硫腐蚀的耐热合金的棒材生产方法，包括如下步骤： 1)将原料在非真空中频感应炉中熔炼得钢液，控制所述钢液的质量百分比组成 为：C:0· 025 ~0· 25%，Si:l. 30 ~2. 50%，Μη:1· 00 ~2. 50%，Cr:20 ~30%，Ni:17 ~ 27%，Nb:0. 75 ~2. 50%，Μ〇:0· 6 ~1. 50%，V:0· 6 ~1. 5%，P彡 0· 035%，S彡 0· 030%， 余量为Fe; 2)将所述钢液在水平连铸机中铸成圆型棒材； 3)将所述棒材在非真空中频感应炉中重恪，同时加入Al、Ce和La元素进行合金 化，得重熔钢液，控制所述重熔钢液的质量百分比组成为：C:0. 025~0. 25%，Si:1. 30~ 2. 50%，Μη: 1.00 ~2. 50%，Cr: 20 ~30%，Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗硫腐蚀的耐热合金，其特征在于，以质量百分比计，所述合金组成为：C：0.025～0.25％，Si:1.30～2.50％,Mn:1.00～2.50％,Cr:20～30％,Ni:17～27％,Nb:0.75～2.50％,Mo:0.6～1.50％，Al:1.0～2.5％，V：0.6～1.5％，Ce+La:0.001～0.050％，P≤0.035％，S≤0.030％，余量为Fe。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雁和，龚凤阶，全会峰，王玮，徐国民，
申请(专利权)人：广东华鳌合金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44