节镍耐热钢制造技术

本发明专利技术是一种含有稀土等的节镍耐热钢，该钢的主要特征是加入少量稀土及其他微量元素，含有较低的镍，合金的总含量较少，比较经济。钢在６５０－１０００℃范围内具有较高的高温强度、良好的抗氧化性及较小的时效脆性倾向，可采用电炉或非真空感应炉冶炼，可以生产各种变形材及铸件。本发明专利技术适用于６５０－１０００℃的各种炉用及其他耐热构件。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金钢中的一种含有稀土及其他微量元素的铬镍奥氏体耐热钢。适用于制作650-1000℃内的各种耐热构件。国内外在650-1000℃温度范围内大量采用1Cr18Ni9Ti，Cr25Ni13、Cr20Ni14Si2等钢种，其含镍量较高，价格较贵。为了节镍，国内亦开展了铬锰氮型(如Cr21Mn12Si2N)，铁铝锰型(Mn30A19型)等耐热钢的研究，但由于钢中含锰较高，抗氧化性能较差，且长时间高温时效和使用后，脆性倾向也较严重，影响了钢的使用效果，限制了其使用范围。目前在国外现有技术中日本的公开特许公报报导的昭59-16954、昭61-183449、昭58-141891、昭59-162256和GB1525243、US3969109等也对含稀土的耐热钢进行了介绍，这些耐热钢虽然能满足在高温下的一些使用要求，但其大部分含镍量均较高，势必价格昂贵，有的锰含量较高，对高温抗氧化不利，有的N含量较高，冶炼工艺较难控制，这些均使其在推广使用中受到限制。本专利技术的目的是提供一种在650-1000℃范围内，有较高的高温强度、良好的高温抗氧化性及较小的时效脆性倾向的节镍耐热钢。为了达到上述目的，本专利技术耐热钢的具体化学成分(重量%)为C 0.26～0.40%;Si 1.0～3.0%;Mn 1.0～2.8%;Cr 18～22%;Ni 2.0～4.8%;N 0.15～0.28%;RE 0.001～0.20%;Mg 0.0005～0.10%;Zr≤0.2%;其余为Fe。在本专利技术钢中采用碳、氮及少量镍作为奥氏体化元素，以形成奥氏体基体。在本专利技术钢中碳是强烈的奥氏体形成元素，在钢中加入较高的碳元素，以扩大和稳定奥氏体，降低镍含量。同时由于碳化物弥散强化，提高了钢的高温蠕变破断强度，并可抑制σ相的形成，减少钢的时效脆性倾向。在保证钢形成奥氏体基体并有足够的稳定性的情况下，把镍控制在2.0～4.8%较低的含量水平，仍能得到与高镍钢相当的性能，从而使钢达到了节镍的目的，也保证了钢在高温下的基本强度要求。另外利用碳、氮、稀土复合合金化进一步提高了钢的高温强度。铬、硅是本专利技术钢保证具有足够抗氧化性的主要合金元素，但考虑综合机械性性能，铬控制在18～22%，硅控制在1～3%的范围内，其中在钢中加入微量的稀土元素，增加了氧化膜的粘附性，使本专利技术钢的抗氧化性明显提高，达到了1000℃以内的使用要求。在本专利技术钢中含有较高的碳、硅元素，保证了钢液的流动性，使本专利技术钢的铸造性能也很好。钢中加入微量元素镁、锆，可以净化晶界、强化晶界、改善高温强度;加入镁后，还可以细化晶粒，改善钢的热塑性，提高成材率。将使本专利技术钢的铸性能也很好。本专利技术钢可以采用电炉或非真空感应炉冶炼，因为本专利技术钢的铸性能好，可以采用砂模铸型浇铸成各种形状的部件，也可采用离心浇铸成管材;可以进行锻造、轧制加工成各种变形材等。铸件可以铸态交货，变形材进行固溶热处理。本专利技术钢与现有技术钢相比较具有好的高温强度和抗氧化性能，其对比结果见表1。通过对比表明，与现有铬镍奥氏体钢相比较，本专利技术钢中的镍含量明显降低，所以比较经济;而且高温强度及抗氧化性都达到或超过了对比钢的水平。本专利技术钢与铬锰氮型钢相比较，因钢中锰含量较低，明显的改善了钢的抗氧化性，且钢中总合金含量低，并具有较小的时效脆性倾向。同时本专利技术钢还具有冶炼、浇铸成型容易，生产工艺简单易于掌握等优点。实施例根据上述化学成分范围，在感应炉上冶炼了三炉本专利技术钢及1Cr20Ni14Si2，4Cr25Ni13对比钢各一炉，其具体化学成份见表2。钢冶炼后分别浇铸成钢锭及铸态试样，钢锭锻造成棒材，然后再分别对锻造及铸态试样进行了性能检验。本专利技术钢由于加入了稀土、镁等微量元素后，改善了抗氧化性能。表3为1000℃氧化增重试验结果。表4列举了本专利技术钢与对比钢的力学性能测试对比结果。表1 本专利技术钢与现有技术钢种的性能对比(锻造状态，固溶处理) 表3 1000℃氧化增重试验对比结果(g/m2·h) 表4 实施例的力学性能测试对比结果 权利要求1.一种适合在650-1000℃温度下使用的含有稀土及其他微量元素的节镍耐热钢，其特征在于耐热钢的化学成份含量为(重量%)C 0.26～0.40%；Si 1.0～3%；Mn 1-2.8%；Cr 18.0～22%；Ni 2.0～4.8%；N 0.15～0.28%；RE 0.001～0.2%；Mg 0.0005～0.10%；其余为铁。2.根据权利要求1所述的耐热钢，其特征在于钢的化学成分中，Zr≤0.2。全文摘要本专利技术是一种含有稀土等的节镍耐热钢，该钢的主要特征是加入少量稀土及其他微量元素，含有较低的镍，合金的总含量较少，比较经济。钢在650—1000℃范围内具有较高的高温强度、良好的抗氧化性及较小的时效脆性倾向，可采用电炉或非真空感应炉冶炼，可以生产各种变形材及铸件。本专利技术适用于650—1000℃的各种炉用及其他耐热构件。文档编号C22C38/58GK1106468SQ9410095公开日1995年8月9日 申请日期1994年2月2日 优先权日1994年2月2日专利技术者胥继华, 鲁国荣 申请人:冶金工业部钢铁研究总院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合在６５０－１０００℃温度下使用的含有稀土及其他微量元素的节镍耐热钢，其特征在于耐热钢的化学成份含量为（重量％）：Ｃ ０. ２６～０. ４０％；Ｓｉ １. ０～３％；Ｍｎ １－２. ８％；Ｃｒ １８. ０～２２％；Ｎｉ ２. ０～４. ８％；Ｎ ０. １５～０. ２８％；ＲＥ ０. ００１～０. ２％；Ｍｇ ０. ０００５～０. １０％；其余为铁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胥继华，鲁国荣，
申请(专利权)人：冶金工业部钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]