一种奥氏体耐热不锈钢及其制造方法技术

本发明专利技术具体涉及一种奥氏体耐热不锈钢及其制造方法，所述奥氏体耐热不锈钢包括以下重量百分比组分：0＜C≤0.2％、0＜S≤0.02％、0＜P≤0.02％、0＜Si≤1.0％、0＜Ti≤0.2％、0＜V≤0.2％、Co 1.0‑4.0％、N 0.3‑0.5％、Mn 1.0‑2.0％、Cr 19.0‑25.0％、Ni 15.0‑19.0％、Mo 0.1‑0.7％、Nb 1.0‑3.0％、B 0.005‑0.01％、Zr 0.005‑0.01％、Ba 0.001‑0.01％、稀土元素0.01‑0.1％，余量为Fe，该奥氏体不锈钢温抗氧化性能良好，耐高温持久强度优异。

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体耐热不锈钢及其制造方法
本专利技术属于奥氏体不锈钢
，具体涉及一种奥氏体耐热不锈钢及其制造方法。
技术介绍
燃煤火力发电是我国目前主要的发电形式，占到我国60％以上的电力供应。火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。但我国火力发电机组平均发电效率较低，能耗相对较高。大型供热电厂的热能利用率也只能达到60％～70％。此外，火力发电大量燃煤造成的环境污染，也成为日益引人关注的问题。因此，火力发电的重要问题是怎么提高热效率，主要办法就是提高锅炉的参数(蒸汽的压强和温度)。而采用大容量、高参数的火电机组是实现这一目标最经济及有效的措施之一。因此，发展高参数的超超临界火电机组，对我国煤炭资源的高效清洁利用及节能减排有着十分重要的意义和应用价值，而目前600℃超超临界火电机组是我国已商用的先进的燃煤火力发电技术。高温结构材料是实现先进超超临界火力发电技术最重要的材料，服役环境要求其具备优良的抗高温氧化性能、高温持久强度、抗烟气腐蚀性能、高韧性及良好的组织结构稳定性等。
技术实现思路
本专利技术主要提供了一种奥氏体耐热不锈钢及其制造方法，该奥氏体不锈钢高温抗氧化性能良好，耐高温持久强度优异。其技术方案如下：一种奥氏体耐热不锈钢，其包括以下重量百分比组分：0＜C≤0.2％、0＜S≤0.02％、0＜P≤0.02％、0＜Si≤1.0％、0＜Ti≤0.2％、0＜V≤0.2％、Co1.0-4.0％、N0.3-0.5％、Mn1.0-2.0％、Cr19.0-25.0％、Ni15.0-19.0％、Mo0.1-0.7％、Nb1.0-3.0％、B0.005-0.01％、Zr0.005-0.01％、Ba0.001-0.01％、稀土元素0.01-0.1％，余量为Fe。优选的，所述稀土元素为镧、铈、钇元素中的一种或几种。优选的，所述稀土元素为镧、铈、钇元素中的一种或几种与镨、钕、钷、钐中的一种或几种组合而成。优选的，镧、铈和钇元素中任意一种元素的质量占稀土元素总量小于等于51％，且镧、铈和钇元素中任意两种元素的质量占稀土元素总量大于等于99.5％。上述奥氏体耐热不锈钢的制造方法，所述方法包括冶炼、铸锭或铸锭开坯、热轧、热轧后退火酸洗、冷轧后退火酸洗。优选的，所述冶炼具体的为，采用真空感应炉、电炉与炉外精炼、转炉与炉外精炼、矿热炉冶炼铬铁水和镍铁水与炉外精炼中的任一种冶炼除稀土元素以外的其他组分，在出钢浇铸前加入稀土元素，浇铸温度为1500-1650℃。优选的，所述铸锭或铸锭开坯采用锻造开坯或直接送热轧的方式，加热温度为1000-1250℃，开坯始锻温度为1050-1200℃，终锻温度为900-1000℃，锻后空冷。优选的，进行热轧时，坯料加热温度为1000-1250℃，开轧温度为1050-1200℃，终轧温度为900-1000℃，然后空冷。优选的，热轧后退火酸洗具体的方法为，钢锻造或热轧后退火并酸洗，退火温度为900-1050℃，保温2-5分钟，随炉冷却到室温后酸洗。优选的，冷轧后退火酸洗时，退火温度为900-1050℃，保温1-5分钟，空冷后酸洗。奥氏体耐热不锈钢在超超临界火电机组中有着广泛的应用，主要用于制造锅炉里的换热器等关键高温部件。本专利技术综合考虑了生产成本及使用性能等因素，开发出了一种成分设计合理、高温持久强度及抗高温氧化性能良好的奥氏体耐热不锈钢，且加工性能及性价比高，可广泛用于超超临界火电机组锅炉的末级过热器和再热器及各种燃烧器、耐热器等抗高温氧化性能的部件上。其设计原则如下：本专利技术对奥氏体耐热钢的成分进行了优化设计，添加了稀土元素，稀土通过固溶强化作用提高了耐热钢的高温耐持久强度及高温韧性；通过提高耐热钢中的铬含量，以达到提高抗高温氧化和高温蒸汽腐蚀的性能；另外，铌和钒作为合金元素能和碳、氮元素有较强的化合作用，能形成稳定的碳氮化物强化相，提高钢的高温强度。此外，本专利技术的又一特点是加入稀土元素Ce或La或Y及它们的混合稀土以及碱土金属钡元素，通过稀土和钡元素的复合微合金化作用，起到双重固溶强化效果；利用两者都具有较高的表面活性而富集于晶界的效应来改善晶界结构，提高晶界强度；另外，稀土和钡元素可抑制耐热钢高温下氧化层的生长速度，使氧化层与基体结合良好，使基体不被进一步氧化，从而提高耐热钢的抗高温氧化性能。采用上述方案，本专利技术具有以下优点：本专利技术合金的抗高温氧化性能优良，还具有较好的力学性能。其高温抗氧化性能和高温力学性能均优于商用Incoloy800和HR3C奥氏体不锈钢，且其成本远低于两种商用不锈钢；另外，本专利技术合金的室温机械性能诸如抗拉强度、冲击韧性等也远优于Incoloy800和HR3C奥氏体不锈钢。具体实施方式以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。实施例1-13实施例1-13中奥氏体不锈钢的成分见表1所示。奥氏体不锈钢的具体制造方法如下：(1)冶炼：真空感应炉、电炉与炉外精炼、转炉与炉外精炼、矿热炉冶炼铬铁水和镍铁水与炉外精炼中的任一种冶炼除稀土元素以外的其他组分，在出钢浇铸前加入稀土元素，浇铸温度控制在1500-1650℃；(2)铸锭或铸锭开坯：采用锻造开坯或直接送热轧的方式，加热温度为1000-1250℃，开坯始锻温度为1050-1200℃，终锻温度为900-1000℃，锻后空冷；(3)热轧：热轧时坯料加热温度1000-1250℃，开轧温度控制在1050-1200℃，终轧温度控制在900-1000℃，空冷；(4)热轧后退火酸洗：钢锻造或热轧后退火并酸洗，退火温度为900-1050℃，保温2-5分钟，随炉冷却到室温后并酸洗；(5)冷轧后退火酸洗：冷轧后退火温度为900-1050℃，处理时间为保温1-5分钟，空冷后并酸洗。本专利技术奥氏体不锈钢的力学性能和高温抗氧化性能等试样均直接从热轧后进行热处理的板材上横向取样。对比例1-2商用Incoloy800和HR3C三种合金成分，依次标注为对比例1和对比例2，其成分见表1所示。对比试验均在相同的力学性能和抗高温氧化性能等试验条件下进行。表1实施例1-13和对比例1-2合金的化学成分(表1续)性能测定分别测定实施例1-13所述的不锈钢和对比例1-2钢号的不锈钢力学性能、高温拉伸性能、高温持久性能、高温抗氧化性能对比试验，具体结果见下表2。表2实施例1-13制备的不锈钢和对比例1-2合金的室温力学性能表3实施例1-13制备的不锈钢和对比例1-2合金的高温拉伸性能表4实施例1-13制备的不锈钢和对比例1-2合金的高温持久性能表5实施例1-13制得的不锈钢与对比例1、2合金的高温氧化数据对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本专利技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种奥氏体耐热不锈钢，其包括以下重量百分比组分：0＜C≤0.2％、0＜S≤0.02％、0＜P≤0.02％、0＜Si≤1.0％、0＜Ti≤0.2％、0＜V≤0.2％、Co 1.0‑4.0％、N 0.3‑0.5％、Mn 1.0‑2.0％、Cr 19.0‑25.0％、Ni 15.0‑19.0％、Mo 0.1‑0.7％、Nb 1.0‑3.0％、B 0.005‑0.01％、Zr 0.005‑0.01％、Ba 0.001‑0.01％、稀土元素0.01‑0.1％，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体耐热不锈钢，其包括以下重量百分比组分：0＜C≤0.2％、0＜S≤0.02％、0＜P≤0.02％、0＜Si≤1.0％、0＜Ti≤0.2％、0＜V≤0.2％、Co1.0-4.0％、N0.3-0.5％、Mn1.0-2.0％、Cr19.0-25.0％、Ni15.0-19.0％、Mo0.1-0.7％、Nb1.0-3.0％、B0.005-0.01％、Zr0.005-0.01％、Ba0.001-0.01％、稀土元素0.01-0.1％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的奥氏体耐热不锈钢，其特征在于：所述稀土元素为镧、铈、钇元素中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的奥氏体耐热不锈钢，其特征在于：所述稀土元素为镧、铈、钇元素中的一种或几种与镨、钕、钷、钐中的一种或几种组合而成。4.根据权利要求3所述的奥氏体耐热不锈钢，其特征在于：镧、铈和钇元素中任意一种元素的质量占稀土元素总量小于等于51％，且镧、铈和钇元素中任意两种元素的质量占稀土元素总量大于等于99.5％。5.一种权利要求1所述的奥氏体耐热不锈钢的制造方法，其特征在于：所述方法包括冶炼、铸锭或铸锭开坯、热轧、热轧后退火酸洗、冷轧后退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓，张卫平，陈晓阳，李兴成，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32