一种低镍的全奥氏体耐热钢及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种低镍的全奥氏体耐热钢及其制备方法与应用，按质量百分比，包括以下成分：C：0.45～0.7％，Si：0.5～1.5％，Mn：1.0～2.0％，Cr：19.0～24.0％，Ni：4.5～5.5％，Mo：0.1～0.4％，Ti：0.1～0.4％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。制备方法为：配料

【技术实现步骤摘要】
一种低镍的全奥氏体耐热钢及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于耐热钢
，特别是涉及一种低镍的全奥氏体耐热钢及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着工业社会的急速发展，Cr
‑
Ni耐热钢和不锈钢被广泛、大量的应用在涉及高温、腐蚀等工况的工程项目中，并且每年还需要更换备件，这就导致Ni这一战略资源的消耗加剧。其中，使用在工况温度高于700℃的工况，为了保证材料使用的稳定性，必然使用奥氏体耐热钢，而奥氏体耐热钢的含Ni量通常在9％以上，高的甚至在18％以上，这使得Ni元素的用量进一步增加。
[0003]以水泥熟料的烧成系统为例，冷却机、预热器、回转窑三大主机设备都要用到耐热钢材料。其中，冷却机的凹凸密封、预热器的C3内筒，二者的工况温度都在750℃左右，使用ZG25Cr18Ni9Si2奥氏体耐热钢(来自GB/T 8492
‑
2002一般用途耐热钢和合金铸件)，使用寿命通常在2年左右，定期进行更换备件。
[0004]在水泥熟料的烧成系统领域，针对上述使用ZG25Cr18Ni9Si2奥氏体耐热钢材料零部件的用量进行统计，一年用量在6000吨左右，消耗99.99％的Ni板约600吨。因此，亟需开发一种低镍的全奥氏体耐热钢，能在750℃左右温度稳定工作，用于替换ZG25Cr18Ni9Si2，将会实现每年节约Ni板(99.99％)约300吨，为节约Ni这一战略资源做出一定的贡献。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供了一种低镍的全奥氏体耐热钢及其制备方法与应用。本专利技术的全奥氏体耐热钢能够在750℃左右工况下稳定使用，用于替换ZG25Cr18Ni9Si2奥氏体耐热钢，在高温性能不变的前提下，实现节约50％Ni的目的。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种低镍的全奥氏体耐热钢，按质量百分比，包括以下成分：C：0.45～0.7％，Si：0.5～1.5％，Mn：1.0～2.0％，Cr：19.0～24.0％，Ni：4.5～5.5％，Mo：0.1～0.4％，Ti：0.1～0.4％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0007]优选的，按质量百分比，包括以下成分：C：0.5～0.65％，Si：0.7～1.5％，Mn：1.0～2.0％，Cr：20.0～24.0％，Ni：4.5～5.5％，Mo：0.1～0.3％，Ti：0.1～0.3％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]更优选的，按质量百分比，包括以下成分：C：0.5～0.6％，Si：0.7～1.4％，Mn：1.0～1.8％，Cr：21.0～23.0％，Ni：4.5～5.5％，Mo：0.1～0.2％，Ti：0.1～0.2％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0009]最优选的，按质量百分比，包括以下成分：C：0.55％，Si：1.1％，Mn：1.5％，Cr：22.0％，Ni：5.0％，Mo：0.15％，Ti：0.15％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0010]所述低镍的全奥氏体耐热钢可在730～760℃的工况温度下稳定使用。
[0011]所述低镍的全奥氏体耐热钢与对比材料ZG25Cr18Ni9Si2相比，两者在750℃的高温力学性能相当。
[0012]所述低镍的全奥氏体耐热钢通过外冲击力或外应力的表面处理后，布氏硬度由200左右提高到300左右，具有应力应变提升耐磨性效果。
[0013]上述低镍的全奥氏体耐热钢的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将上述成分原料按比例进行配料；
[0015](2)使用抽负压的感应冶炼炉对原料进行冶炼，冶炼温度为1700℃；
[0016](3)冶炼完成后，将钢液转移到浇注用坩埚中，坩埚上方有铁铬丝滤网，对钢液进行过滤；
[0017](4)过滤完成后开始浇注，浇注时钢液温度控制在1630～1650℃，浇注的型壳，是一种绿色环保的造型方式，采用EVA[Ethylene Vinyl Acetate Copolymer，乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物(乙烯
‑
乙酸乙烯共聚物)]塑料膜和钢制沙箱形成密闭空间，通过真空泵抽负压支持，钢液浇注完成后，保压10～12min撤压；
[0018](5)采用激光切割器将浇注的冒口以及浇道切除，完成工件制作。
[0019]优选的，所述铁铬丝滤网的孔洞大小为5～10mm。
[0020]上述低镍的全奥氏体耐热钢在冷却机的凹凸密封、预热器的C3内筒上的应用。
[0021]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0022]1、本专利技术的化学成分设计充分考虑在镍元素含量较低的前提下，能够实现稳定的全奥氏体耐热钢。首先，本专利技术钢仅通过C、Ni元素，来形成稳定的全奥氏体，其中，Ni元素含量仅在5.5％以内；其次，本专利技术钢没有通过添加大量的Mn元素和N元素来实现稳定的全奥氏体，Mn元素含量在2％以内，且不含N元素；再者，本专利技术钢依靠Ti、Mo元素提高钢的热强性能，在750℃时，仍具有优异的高温力学性能；最后，本专利技术钢通过添加大量的Cr元素，保证本专利技术钢在的高温抗氧化性能。
[0023]2、本专利技术实现能够在750℃左右工况下稳定使用的一种低镍的全奥氏体耐热钢，以实现节约Ni资源，达到降低成本的目的。
[0024]3、本专利技术钢在750℃具有优异的高温力学性能，与对比材料ZG25Cr18Ni9Si2相比，两者相当。
[0025]4、研究发现，在实际使用过程中，本专利技术钢还具有应力应变提升耐磨性的效果，使用本专利技术钢制作的工件，通过高速大冲击力抛丸处理或铣床机加处理后，工件表面的硬度值显著提高，布氏硬度由200左右提高到300左右，有效提高工件的耐磨性能。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1的钢的扫描电子显微镜的照片；
[0027]图2是本专利技术实施例2的钢的扫描电子显微镜的照片；
[0028]图3是本专利技术实施例3的钢的扫描电子显微镜的照片；
[0029]图4是本专利技术实施例4的钢的扫描电子显微镜的照片；
[0030]图5是对比材料的扫描电子显微镜的照片；
[0031]图6是本专利技术实施例1的钢表面未抛丸处理的EBSD检测结果；其中，(a)晶粒形貌；(b)相组成及分布；(c)晶界结构；
[0032]图7是本专利技术实施例1的钢表面抛丸处理后的EBSD检测结果；其中，(a)晶粒形貌；(b)相组成及分布；(c)晶界结构。
具体实施方式
[0033]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0034]为实现本专利技术提供一种低镍的全奥氏体耐热钢，其中，Ni含量在5.5％以内、Mn含量在2％以内、且不含N元素，本专利技术的成分控制如下：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低镍的全奥氏体耐热钢，其特征在于，按质量百分比，包括以下成分：C：0.45～0.7％，Si：0.5～1.5％，Mn：1.0～2.0％，Cr：19.0～24.0％，Ni：4.5～5.5％，Mo：0.1～0.4％，Ti：0.1～0.4％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的低镍的全奥氏体耐热钢，其特征在于，按质量百分比，包括以下成分：C：0.5～0.65％，Si：0.7～1.5％，Mn：1.0～2.0％，Cr：20.0～24.0％，Ni：4.5～5.5％，Mo：0.1～0.3％，Ti：0.1～0.3％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的低镍的全奥氏体耐热钢，其特征在于，按质量百分比，包括以下成分：C：0.5～0.6％，Si：0.7～1.4％，Mn：1.0～1.8％，Cr：21.0～23.0％，Ni：4.5～5.5％，Mo：0.1～0.2％，Ti：0.1～0.2％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求3所述的低镍的全奥氏体耐热钢，其特征在于，按质量百分比，包括以下成分：C：0.55％，Si：1.1％，Mn：1.5％，Cr：22.0％，Ni：5.0％，Mo：0.15％，Ti：0.15％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，陈学勇，许龙旭，吴永哲，申志浩，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：