本发明专利技术公开了一种铁素体系耐热钢的制造方法，所述耐热钢以重量百分比计由下列组分组成：C：0.18～0.22％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.5～1.7％，Cr：15.5～16.5％，Ni：0.6～0.8％，V：0.6～0.8％，Ti：0.15～0.25％，Co：3.50～4.50％，Cu：1.30～1.50％，B：0.02～0.04％，N：0.15～0.25％，Zr：0.30～0.50%，S≤0.03，P≤0.05，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁素体耐热钢的制造方法为：冶炼获得铸件，然后进行热处理，所述热处理方法为采用正火+回火的热处理方法，将铸件加热到1010～1030℃之间，保温1～2h，空冷到室温进行正火，然后加热到710～730℃之间保温3～4h进行回火。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种铁素体系耐热钢的制造方法，所述耐热钢以重量百分比计由下列组分组成：C：0.18～0.22％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.5～1.7％，Cr：15.5～16.5％，Ni：0.6～0.8％，V：0.6～0.8％，Ti：0.15～0.25％，Co：3.50～4.50％，Cu：1.30～1.50％，B：0.02～0.04％，N：0.15～0.25％，Zr：0.30～0.50%，S≤0.03，P≤0.05，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁素体耐热钢的制造方法为：冶炼获得铸件，然后进行热处理，所述热处理方法为采用正火+回火的热处理方法，将铸件加热到1010～1030℃之间，保温1～2h，空冷到室温进行正火，然后加热到710～730℃之间保温3～4h进行回火。【专利说明】
本专利技术涉及钢铁冶金领域，特别涉及。
技术介绍
以发电用的锅炉及汽轮机为代表的原子能发电设备、化学工业装置等，往往采用奥氏体系耐热钢或铁素体系耐热钢来制备，以便这些装置能在高温高压环境下长时间使用。而铁素体系耐热钢因为价格便宜、热膨胀率低、耐热疲劳性能好，所以多应用于高温用部件中。近年来，随着钢应用环境恶劣程度的加深，对于铁素体系耐热钢的使用性能、特别是对于蠕变强度和抗氧化能力的要求更加严格了。目前往往采用提高钢材中Cr含量至10%~13%，从而提高材料抗氧化能力的方法。但是，随着Cr含量的提高在钢组织结构中会出现较大量的S铁素体，这对于材料的高温蠕变强度和韧性是不利的。目前，现有技术广泛采用添加奥氏体元素如C、N1、Co、Cu来抑制钢中δ铁素体的形成。但是，添加C会使材料焊接性能降低；添加Ni会使得Acl转变点下降，将限制回火温度的提高，而回火温度低虽然对于钢的低温短时间持久强度是有利的，但对于钢的高温长时间持久强度不利；添加Co有利于提高钢的持久强度，但是添加过量的Co，尤其是超过3%的Co会降低12% Cr钢的持久强度；添加适量的Cu对于钢的持久强度影响不大，但添加超过1.0%的Cu会降低材料可加工性。截止目前，世界各国对于12% Cr铁素体耐热钢申报了很多专利，这些技术通过同时添加Co和Cu来提高材料性能。日本专利申请 JP10219403A、JP2002180208、JP2005023378、JP08120414、JP05311345A、JP07062497A 和中国专利 CN02809922.2 公开的钢中添加了 Ni, Ni 使得 Acl转变点下降，这样会限制回火温度的提高，这对于提高钢的高温长时间持久强度是不利的。日本专利申请JP05311346A公开的钢中添加了 W但不含Mo，但是，同时添加W和Mo会有益于提闻钢的持久强度。日本专利申请JP2002004008公开的钢中虽然提及选择性添加Co，但对于Co的添加没有明确范围，同时亦提及添加≤4.0的Ta。日本专利申请JP08218154A公开的钢中为了抑制高温铁素体的形成，添加过量的Co，却没有添加Cu，这样不利于提高钢的持久性能，同时钢中亦没有添加B，这也不利于稳定碳化物。日本专利申请JP08225832A公开的钢中没有添加B，不利于提高钢的持久强度和稳定碳化物。日本专利申请JP08225833A公开的钢中提出添加Co，但是这种添加是作为一种减少残余奥氏体量的加热处理方法而不是作为钢的一种化学组分；此外，该申请涉及的钢的化学组分范围宽泛且不可能从中得到用途上的教导。日本专利申请JP05311344A和专利JP09291308A公开的钢中同时添加适量Co和Cu并涉及一种有关Cr、Co、Cu的关系式。对于11%~13% Cr的铁素体耐热钢，为了抑制δ铁素体的形成，添加超过3%的Co和/或超过3%的Cu，不但增加成本，而且会降低钢的持久强度和可加工性。综上所述，11~13% Cr的铁素体耐热钢制备过程中高温条件下会产生δ铁素体，这对于铁素体耐热钢的耐高温氧化、耐高温蠕变性能和高温持久强度是不利的，不能满足现有对铁素体耐热钢应用环境的要求。现有技术往往通过添加一些奥氏体形成元素如N1、Co、Cu、C等来抑制δ铁素体产生，但这往往又会导致铁素体耐热钢其他一些性能的降低，而且Co等元素价格昂贵，也会使得钢的制造成本大大增加。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种铁素体系耐热钢的制造方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:一种铁素体系耐热钢的制造方法，所述耐热钢以重量百分比计由下列组分组成:C:0.18 ~0.22%, Si:0.15 ~0.25%, Mn:1.5 ~1.7%，Cr:15.5 ~16.5%，Ni:0.6 ~0.8%, V:0.6 ~0.8%，Ti:0.15 ~0.25%, Co:3.50 ~4.50%, Cu:1.30 ~1.50%，B:0.02 ~0.04%,Ν:0.15 ~0.25%,Zr:0.30 ~0.50%, S ( 0.03,P ( 0.05，余量为 Fe 和不可避免的杂质，所述铁素体耐热钢的制造方法为:在感应电炉中熔化制造铁素体耐热钢基体合金的原料，然后将钢液升温到1550°C以上进行扒渣，脱氧，并过热到1580°C~1600°C，出钢，进行复合化处理，所述的复合化处理为:当钢液量为浇包总量1/3~1/2时，加入预热200°C~300°C的钛铁和钒铁合金颗粒，再出满钢水，适当机械搅拌、扒渣后浇注，获得铸件，然后进行热处理，所述热处理方法为采用正火+回火的热处理方法，将铸件加热到1010~1030°C之间，保温I~2h，空冷到室温进行正火，然后加热到710~730°C之间保温3~4h进行回火。本专利技术具有如下有益效果:(1)本专利技术的铁素体耐热钢由于含有15.5~16.5%的Cr，具有较好的耐氧化性和耐蒸汽腐蚀性。(2)本专利技术对铁素体耐热钢的合金元素的成分进行了优化设计，在理论的指导下，以及在大量正交试验的基础上筛选出合适的元素含量，添加1.30~1.50%的Cu、0.30~0.50%的Zr、0.6~0.8%的V以及0.15~0.25%的Ti，并协调Co、B、N和Ni的含量，使得各合金元素达到协同技术效果。(3)本专利技术针对所设计的合金元素的含量，调整热处理工艺，使得本专利技术钢中δ铁素体的含量小于8%且δ铁素体晶粒平均等效直径小于15 μ m，从而获得冲击韧性好、耐热氧化性和耐蒸汽腐蚀性能好、600°C以上蠕变强度高的铁素体耐热钢。【具体实施方式】实施例一一种铁素体系耐热钢的制造方法，所述耐热钢以重量百分比计由下列组分组成:C:0.18%, Si:0.25%,Mn:1.5%,Cr:16.5%,Ni:0.6%,V:0.8%,T1:0.15%,Co:4.50%,Cu:1.30%, B:0.04%, N:0.15%, Zr:0.50%, S ^ 0.03, P ^ 0.05，余量为 Fe 和不可避免的杂质，所述铁素体耐热钢的制造方法为:在感应电炉中熔化制造铁素体耐热钢基体合金的原料，然后将钢液升温到1550°C以上进行扒渣，脱氧，并过热到1580°C，出钢，进行复合化处理，所述的复合化处理为:当钢液量为浇包总量1/2时，加入预热200°C的钛铁和钒铁合金颗粒，再出满钢水，适当机械搅拌、扒本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁素体系耐热钢的制造方法，其特征在于，所述耐热钢以重量百分比计由下列组分组成：C：0.18～0.22％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.5～1.7％，Cr：15.5～16.5％，Ni：0.6～0.8％，V：0.6～0.8％，Ti：0.15～0.25％，Co：3.50～4.50％，Cu：1.30～1.50％，B：0.02～0.04％，N：0.15～0.25％，Zr：0.30～0.50%，S≤0.03，P≤0.05，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁素体耐热钢的制造方法为：在感应电炉中熔化制造铁素体耐热钢基体合金的原料，然后将钢液升温到1550℃以上进行扒渣，脱氧，并过热到1580℃～1600℃，出钢，进行复合化处理，所述的复合化处理为：当钢液量为浇包总量1/3～1/2时，加入预热200℃～300℃的钛铁和钒铁合金颗粒，再出满钢水，适当机械搅拌、扒渣后浇注，获得铸件，然后进行热处理，所述热处理方法为采用正火+回火的热处理方法，将铸件加热到1010～1030℃之间，保温1～2h，空冷到室温进行正火，然后加热到710～730℃之间保温3～4h进行回火。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周明华，
申请(专利权)人：无锡新大中薄板有限公司，
类型：发明
国别省市：
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