本发明专利技术公开了一种新型高铬铁素体耐热钢，按照质量百分比具有以下组分组成：C0.05-0.07%，Si≤0.5%，Mn0.3-0.6%，Cr8.5-9.0%，Mo0.3-0.6%，W1.5-2.0%，V0.20-0.25%，Nb0.07-0.09%，Ti0.005%，B0.005%，N<0.001%，其余为Fe和杂质。其马氏体板条细化方法，其步骤是：以5℃/s加热至1100-1200℃，保温10min；然后，以-5℃/s冷却至1100-900℃，保温2min，以变形速率为0.1-1/s进行压缩变形，变形量为40-70%，变形完成后直接空冷至室温。通过对组织形貌分析可知马氏体板条细化到140-180nm，钢的综合性能也可以得到提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐热钢材料及其制备方法，特别涉及。
技术介绍
电站电力设备技术向大功率、高参数方向的发展，与铁素体耐热钢的发展密切相关。只有获得具有足够蠕变强度能承受高温高压的耐热钢材料，才能尽可能提高电站运行的蒸汽参数，达到理论上的效率增长。所以长期以来国内外的科研人员一直在进行着铁素体耐热钢的研制与开发。随着蒸汽参数的提高，超超临界发电机组对耐热钢提出了更高的要求，应当具有如下优良的性能(I)常温力学性能较高的抗拉强度和屈服强度，良好的冲击韧性；(2)高温力学性能优异的高温持久性能，抗蠕变性能；(3)化学性能良好的高温抗氧化性能和抗蒸汽腐蚀性能；(4)工艺性能优良的冷热加工性能及焊接性能；(5)物理性能较低的热膨胀系数和良好的导热性； (6)经济性尽可能高的性价比。从广义上来说，由于其服役状态下的基体组织都为体心立方(BCC)结构，故而低合金和中合金耐热钢都可归结为铁素体系耐热钢。铁素体系耐热钢的发展可以分为两条主线，一是纵向通过逐渐提高主要的耐热合金元素Cr的成分含量，即从OCr到2. 25Cr，再到 9-12Cr ;二是横向通过填加V、Nb、Mo、W和Co等合金元素，提高其沉淀强化及固溶强化能力。 从简单的CMn-钢开始到9-12%Cr铁素体系耐热钢，在发展历程中通过采用多元合金化和组织结构控制，并结合多种不同的强化机制，使蠕变强度不断得到提高(提高近10倍)。研究证明，9-12%Cr铁素体耐热钢是铁素体系耐热钢中蠕变强度最高的钢系。因而近年来，日本、 欧洲及北美的发达国家在注重改善奥氏体钢性能并提高性价比的同时，已将研发重点转向了 9-12%Cr系铁素体耐热钢。目前，针对于铁素体耐热钢的研究，主要集中于如下几个方面(I)根据合金化原理，继续对现有铁素体耐热钢的成分进行微调，通过改变合金成分试图增强其高温下的强化效果。例如固溶强化元素Co，弥散强化元素Ta、T1、平衡元素Cu 的引入。不过合金元素的过多添加虽然可以提高常温及高温拉伸及屈服强度，但是反而会导致高温下组织演变速率的加快，从而导致持久强度反而降低。而且，合金元素的加入还会劣化焊接性能，以及导致成本的上升。因此，适当数量和成分的元素添加对组织演化和长期蠕变的影响目前还是国际上的热点。(2)根据组织控制原理，通过改变铁素体耐热钢的热处理工艺参数，改变其第二相粒子及晶界的分布，从而提高弥散强化和晶界强化的效果。结合耐热钢的具体成分，制订最合适的正火、冷却及回火参数，可有效提高材料的高温强度，从而延缓蠕变过程中的裂纹扩展速率。此外，控轧控冷、形变热处理等新型工艺的引入也同样可以达到提高高温蠕变强度的目的。(3)随着服役温度的提高，目前铁素体耐热钢的Cr含量往往不能保证足够的抗腐蚀能力。因此，表面处理技术的引入成为了铁素体耐热钢防腐方面的重点。一方面，要求材料表面具有足够的抗腐蚀抗氧化能力，另一方面，表面涂层与基体的结合强度和弹性模量的匹配也应该在考虑范围内。(4)新的加工制造技术的引入,主要包括ODS (oxide-dispersed steels,氧化物弥散强化钢)钢的制备。ODS钢主要通过热等静压烧结等手段将合金粉末和细小弥散的氧化物颗粒结合成块体来实现。其高温强度及抗蠕变能力都要远远高于传统的铁素体耐热钢，但是其弊端也非常明显造价非常昂贵；生产工艺复杂；对于体积较大的管件则需要更大的磨具，使其无法生产大口径管件；焊接工艺还有待进一步研究。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供，通过对现有的铁素体耐热钢进行成分调整及马氏体板条细化，从而提高材料的综合性能。为了解决上述技术问题，本专利技术新型高铬铁素体耐热钢，按照质量百分比具有以下组分组成C0. 05-0. 07%, Si ( O. 5%, MnO. 3-0. 6%, Cr8. 5-9. 0%, MoO. 3-0. 6%, ffl. 5-2. 0%, VO. 20-0. 25%, NbO. 07-0. 09%, TiO. 005%, BO. 005%, Ν〈0· 001%，其余为 Fe 和杂质。本专利技术一种新型高铬铁素体耐热钢的马氏体板条细化方法，其步骤是以5° C/s 加热至1100-1200。C，保温IOmin ;然后，以-5。C/s冷却至1100-900。C，保温2min，以变形速率为0. l-1/s进行压缩变形，变形量为40-70%，变形完成后直接空冷至室温。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是 本专利技术对传统铁素体耐热钢(T91钢)的成分进行了调整，减少了 C含量至 0. 05-0. 07%，因为C含量过高会降低钢的焊接性能、耐蚀性和抗氧化性，并且会加快碳化物粗大，劣化钢的高温性能。减少了 Mo含量至0. 3-0. 6%，大量添加了 W元素，含量为 1.5-2. 0%。Mo和W都具有显著的固溶强化的作用，能优先溶于固溶体中，提高蠕变强度。但是在长期蠕变的过程中，可能会脱溶形成粗大的Laves相，不但会减弱固溶强化效果，同时粗大的Laves相也会对性能产生不利影响。但是因为W原子的自扩散系数比Mo的小，其生成Laves相的倾向性也要低。因此在成分设计时选择了 “减Mo增W”。附图说明图1(a)为本专利技术新型高铬铁素体耐热钢实施例1的OM组织形貌；图1(b)为本专利技术新型高铬铁素体耐热钢实施例2的OM组织形貌；图2(a)为本专利技术新型高铬铁素体耐热钢实施例1的TEM组织形貌；图2(b)为本专利技术新型高铬铁素体耐热钢实施例2的TEM组织形貌。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细地描述。本专利技术新型高铬铁素体耐热钢，按照质量百分比具有以下组分组成CO. 05-0. 07%, Si ( O. 5%, MnO. 3-0. 6%, Cr8. 5-9. 0%, MoO. 3-0. 6%, ffl. 5-2. 0%, V0. 20-0. 25%, NbO. 07-0. 09%, TiO. 005%, B0. 005%, Ν〈0· 001%，其余为 Fe 和杂质。表I实施例中新型高铬铁素体耐热钢的成分(Wt/%)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型高铬铁素体耐热钢，其特征在于：按照质量百分比具有以下组分组成：C0.05?0.07%，Si≤0.5%，Mn0.3?0.6%，Cr8.5?9.0%，Mo0.3?0.6%，W1.5?2.0%，V0.20?0.25%，Nb0.07?0.09%，Ti0.005%，B0.005%，N<0.001%，其余为Fe和杂质。
【技术特征摘要】
1.一种新型高铬铁素体耐热钢，其特征在于按照质量百分比具有以下组分组成 CO. 05-0. 07%, Si ( O. 5%, MnO. 3-0. 6%, Cr8. 5-9. 0%, MoO. 3-0. 6%, Wl. 5-2. 0%, V0. 20-0. 25%, NbO. 07-0. 09%, TiO. 005%, B0. 005%, Ν〈0· 001%，其余为 Fe 和杂质。2.根据权利要求1所述新型高铬铁素体耐热钢，其特征在于按照质量百分比具有以下组分组成C0. 05%, SiO. 5%, MnO. 4%, Cr9. 0%, MoO. 3%, ffl. 5%, VO. 25%, NbO. 08%, TiO. 005%, BO. 005%, NO. 001%,杂质为 PO. 025% 和 SO. 020%,其余为 Fe。3.根据权利要求1所述新型高铬铁素体耐热钢，其特征在于按照质量百分比具有以下组分组成C0. 07%, SiO. 45%, MnO. 5%, Cr8. 7%, MoO. 45%, W2. 0%, V0. 2%, Nb...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永长，马秋佳，马宗青，余黎明，高志明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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