一种锅炉用耐热构件的热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种Fe‑Cr‑Ni基耐热板材的制备方法，通过对耐热合金构件的Cr、Ni、Mn、Nb元素等成分比例进行调整，加入了Al、Ti等辅助元素，并对热处理工艺以及轧制、冷却步骤进行优化，通过热轧、轧后冷却、热处理、溅射镀层及时效过程的综合处理，实现了构件微观组织的细化和均匀化，改善了加工脆性和低温韧性的问题，使耐热合金构件成品能够满足高温使用性能和室温力学性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种锅炉用耐热构件的热处理方法
本专利技术涉及热处理领域，具体的说，是涉及一种锅炉用耐热构件的热处理方法。
技术介绍
火电、石化、航空等部门的高温结构部件的主要使用材料，通常都是耐热合金，因为耐热合金在这些环境下服役时，能保持足够的高温强度和耐蠕变性能。锅炉用耐热合金构件工作环境温度高，既要承受复杂的应力，同时还要承受高温氧化、腐蚀，工作条件恶劣，为了适应各种工作条件不断发展的要求，耐热合金也在不断地发展。从最早的低碳钢、低合金钢，到成分复杂的、多元合金化的耐热合金。关于耐热合金构件的制备方法，目前还有许多难题亟待解决。耐热合金构件目前研究的关键和难点主要包括加工脆性、低温韧性等。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种锅炉用耐热构件的热处理方法，该耐热构件在高温环境下能够保持良好的机械性能和耐腐蚀性，且满足室温力学性能要求。具体如下：一种锅炉用耐热构件的热处理方法，其特征在于：所述热处理方法包括如下步骤：将冷加工成型后的耐热构件，以50～80℃/s的加热速度，快速加热到650～700℃，保温20～30min后油冷淬火，冷却到室温；然后用磁控溅射方法在所述耐热构件表面上形成Ni涂层，溅射功率为50～60W，气氛为氩气，气压为2～5Pa，溅射时间为0.5～1.0h；然后将所述耐热构件放入时效炉中进行时效处理，时效温度为550～600℃，时效时间为2～3h；所述热处理步骤前酸洗所述耐热构件；所述锅炉用耐热构件包括如下组成成分：以重量百分比计含有C:0.10～0.30％、Cr:10～12％、Ni:5.5～7.5％、Mo:1.50～2.00％、Si:1.00～1.50％、Nb:0.50～0.80％、Al:0.10～0.50％、Ti:0.05～0.20％、B:0.01～0.10％、Gd:0.01～0.05％，Nd:0.01～0.05％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。优选地，所述热处理之前进行的熔炼步骤中，选用铬铁、锰铁、硅铁及稀土硅铁合金作为原料，采用真空炉熔炼并浇注成坯料。优选地，所述熔炼步骤后且冷加工之前，热轧所述坯料。优选地，所述热轧步骤为，在980～1025℃下粗轧所述坯料，然后在850～900℃下精轧，精轧后冷却到室温。优选地，所述精轧后，以100℃/s以上的冷却速度冷却所述板坯到室温。所述耐热构件的抗拉强度为800～900MPa的，屈服强度为850～950MPa，延伸率大于13%，断面收缩率大于50％。所述耐热构件室温下的平均线膨胀系数为11×10-6/℃以下，600℃时的平均线膨胀系数为13×10-6/℃以下。本专利技术的优点是：本专利技术通过对耐热合金构件的Cr、Ni、Mn、Nb元素等成分比例进行调整，加入了Al、Ti等辅助元素，并对热处理工艺以及轧制、冷却步骤进行优化，通过热轧、轧后冷却、热处理、溅射镀层及时效过程的综合处理，实现了构件微观组织的细化和均匀化，改善了加工脆性和低温韧性的问题，使耐热合金构件成品能够满足高温使用性能和室温力学性能要求。具体实施方式耐热构件的合金材料是以低碳钢为基础，加入各种合金元素进行强化和韧化。例如，C是钢中的基本元素，可微量间隙固溶，形成碳化物。C在耐热合金中含量较少，应使其尽可能多地形成碳化物或碳氮化物，如此既可形成弥散强化和马氏体强化，又可改善合金的可焊接性和成形性。由于C是易扩散元素，因而较多的C有损于合金的热稳定性。C的固溶强化效应太强烈，也有损于合金的韧性。Cr的熔点为1857℃，体心立方点阵晶体结构，可形成碳化物。Cr是抗高温氧化腐蚀和提高热强性的主要元素之一。抗高温氧化腐蚀，主要靠表面形成致密的Fe3O4·Cr2O3膜或致密的Cr2O3膜；热强性的提高，则依赖于Cr的固溶强化和提高再结晶温度及碳化物弥散强化。Ni、Mn元素是能够起到固溶强化作用的元素，可以提高耐热合金的再结晶温度，因此这两种元素有助于提高耐热合金的强度，同时增强了耐热合金的抗氧化能力和抗腐蚀性。Si和Nb都是强碳化物的形成元素，可以在合金中形成细小的碳、氮化合物粒子，可以起到组织位错运动的效果，改善耐热合金的蠕变性能，同时提高了耐热合金的组织稳定性。W的熔点为3410℃，体心立方点阵晶体结构，它是中强的碳化物形成元素。W是显著提高固溶体基体的再结晶温度和提高热强性的主要元素之一。稀土(RE)以微量存在于耐热合金中。RE是合金的良好净化剂，可提高合金的热强性。RE的氧化物可以增加合金基体金属与表面氧化膜的附着力，因而使抗氧化腐蚀性有明显改善。下面结合实施例和对比例对本专利进一步详细说明。实施例1：一种锅炉用耐热构件的热处理方法，其特征在于：所述热处理方法包括如下步骤：将冷加工成型后的耐热构件，以50℃/s的加热速度，快速加热到650℃，保温30min后油冷淬火，冷却到室温；然后用磁控溅射方法在所述耐热构件表面上形成Ni涂层，溅射功率为50W，气氛为氩气，气压为2Pa，溅射时间为1.0h；然后将所述耐热构件放入时效炉中进行时效处理，时效温度为550℃，时效时间为3h；所述热处理步骤前酸洗所述耐热构件；所述锅炉用耐热构件包括如下组成成分：以重量百分比计含有C:0.10％、Cr:10％、Ni:5.5％、Mo:1.50％、Si:1.00％、Nb:0.50％、Al:0.10％、Ti:0.05％、B:0.01％、Gd:0.01％，Nd:0.01％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。所述热处理之前进行的熔炼步骤中，选用铬铁、锰铁、硅铁及稀土硅铁合金作为原料，采用真空炉熔炼并浇注成坯料。所述熔炼步骤后且冷加工之前热轧所述坯料，在980℃下粗轧所述坯料，然后在850℃下精轧，精轧后以100℃/s的冷却速度冷却所述板坯到室温。所述耐热构件的抗拉强度为800MPa的，屈服强度为850MPa，延伸率为14%，断面收缩率为52％。所述耐热构件室温下的平均线膨胀系数为11×10-6/℃以下，600℃时的平均线膨胀系数为13×10-6/℃以下。实施例2：一种锅炉用耐热构件的热处理方法，其特征在于：所述热处理方法包括如下步骤：将冷加工成型后的耐热构件，以80℃/s的加热速度，快速加热到700℃，保温20min后油冷淬火，冷却到室温；然后用磁控溅射方法在所述耐热构件表面上形成Ni涂层，溅射功率为60W，气氛为氩气，气压为5Pa，溅射时间为0.5h；然后将所述耐热构件放入时效炉中进行时效处理，时效温度为600℃，时效时间为2h；所述热处理步骤前酸洗所述耐热构件；所述锅炉用耐热构件包括如下组成成分：以重量百分比计含有C:0.30％、Cr:12％、Ni:7.5％、Mo:2.0％、Si:1.50％、Nb:0.80％、Al:0.50％、Ti:0.20％、B:0.10％、Gd:0.05％，Nd:0.05％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。所述热处理之前进行的熔炼步骤中，选用铬铁、锰铁、硅铁及稀土硅铁合金作为原料，采用真空炉熔炼并浇注成坯料。所述熔炼步骤后且冷加工之前热轧所述坯料，在1025℃下粗轧所述坯料，然后在900℃下精轧，精轧后以120℃/s的冷却速度冷却所述板坯到室温。所述耐热构件的抗拉强度为850MPa的，屈服强度为900MPa，延伸率为15%，断面收缩率为55％。所述耐热构件室温下的平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉用耐热构件的热处理方法，其特征在于：所述热处理方法包括如下步骤：将冷加工成型后的耐热构件，以50～80℃/s的加热速度，快速加热到650～700℃，保温20～30min后油冷淬火，冷却到室温；然后用磁控溅射方法在所述耐热构件表面上形成Ni涂层，溅射功率为50～60W，气氛为氩气，气压为2～5Pa，溅射时间为0.5～1.0h；然后将所述耐热构件放入时效炉中进行时效处理，时效温度为550～600℃，时效时间为2～3h；所述热处理步骤前酸洗所述耐热构件；所述锅炉用耐热构件包括如下组成成分：以重量百分比计含有C:0.10～0.30％、Cr:10～12％、Ni:5.5～7.5％、Mo:1.50～2.00％、Si:1.00～1.50％、Nb:0.50～0.80％、Al:0.10～0.50％、Ti:0.05～0.20％、B:0.01～0.10％、Gd:0.01～0.05％，Nd:0.01～0.05％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。

【技术特征摘要】
1.一种锅炉用耐热构件的热处理方法，其特征在于：所述热处理方法包括如下步骤：将冷加工成型后的耐热构件，以50～80℃/s的加热速度，快速加热到650～700℃，保温20～30min后油冷淬火，冷却到室温；然后用磁控溅射方法在所述耐热构件表面上形成Ni涂层，溅射功率为50～60W，气氛为氩气，气压为2～5Pa，溅射时间为0.5～1.0h；然后将所述耐热构件放入时效炉中进行时效处理，时效温度为550～600℃，时效时间为2～3h；所述热处理步骤前酸洗所述耐热构件；所述锅炉用耐热构件包括如下组成成分：以重量百分比计含有C:0.10～0.30％、Cr:10～12％、Ni:5.5～7.5％、Mo:1.50～2.00％、Si:1.00～1.50％、Nb:0.50～0.80％、Al:0.10～0.50％、Ti:0.05～0.20％、B:0.01～0.10％、Gd:0.01～0.05％，Nd:0.01～0.05％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。2.根据权利要求1所述的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：任丽，
申请(专利权)人：任丽，
类型：发明
国别省市：天津,12