一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢，其化学成分质量百分比为：C:0.02%以下、Si：2.0～2.5%、Mn:1～2%、Cr:20～22%、Ni:12～14%、N:0.11～0.15%、P<0.035%、S<0.005%、Ce+La+Y:0.06～0.11%，V：0.05～0.15%，Nb：0.1～0.3%，其余为Fe和不可避免杂质；其中，1.4≤（Cr+1.5Si+0.5Nb)/(Ni+0.5Mn+20N)≤1.6，1.5（C+N）≤Nb+V≤0.35%。本发明专利技术奥氏体耐热不锈钢，具有良好的高温强度、抗氧化性及成形性，其使用温度可达1050℃，满足汽车排气系统使用温度持续升高和环境保护的需要。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢，其化学成分质量百分比为：C:0.02%以下、Si：2.0～2.5%、Mn:1～2%、Cr:20～22%、Ni:12～14%、N:0.11～0.15%、P<0.035%、S<0.005%、Ce+La+Y:0.06～0.11%，V：0.05～0.15%，Nb：0.1～0.3%，其余为Fe和不可避免杂质；其中，1.4≤（Cr+1.5Si+0.5Nb)/(Ni+0.5Mn+20N)≤1.6，1.5（C+N）≤Nb+V≤0.35%。本专利技术奥氏体耐热不锈钢，具有良好的高温强度、抗氧化性及成形性，其使用温度可达1050℃，满足汽车排气系统使用温度持续升高和环境保护的需要。【专利说明】一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢
本专利技术涉及一种奥氏体不锈钢，特别涉及一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢，适用于制作汽车排气系统高温端零部件。
技术介绍
耐热不锈钢与能源和动力机械的进步有密切的关系，可应用于火力发电、原子能、宇航、航空、石油和化学工业等领域。最近，耐热不锈钢逐渐应用于汽车排放系统工程。 减少汽车废气排放是当前全人类共同面临的巨大挑战，随着对汽车尾气排放法规的调整，汽车发动机的性能提高，排放气体温度越来越高，排气温度从目前的900~950°C提高到1000~1050°C，这就对排气系统高温端用不锈钢提出更高的要求，尤其是具有高的高温强度、抗高温氧化性和很好的成形性。考虑到铁素体不锈钢的焊接性、成型性和高温强度有限，部分欧系车选用1.4828、309S和310奥氏体耐热钢来制作高温部件。1.4828和309S抗高温氧化性相对较弱，使用时未取得令人满意的效果，310S价格昂贵，使得生产成本大幅提高。中国专利CN101092678a公布了一种奥氏体耐热疲劳钢，特征是通过C、Mn、B、V、Nb、Y合金元素来提高钢的耐热疲劳性能和强度，合金设计与本专利技术不同。中国专利CN102400060a中公布了一种新型含氮奥氏体耐热钢，特征是通过N、Nb、T1、Mo、Al的添加来提高钢的耐热性能，Al含量较本专利技术高。韩国专利KR2012089910-A公布了一种添加Re的高温抗氧化耐热奥氏体不锈钢，C和Re含量与本专利技术有差异。日本专利技术JP2011236465-A公布了一种奥氏体不镑钢，通过添加Nb、B、Al、Cu、La、Ce等元素以获得优良的耐蚀不锈钢，特别突出了 Cu在抗氧化性能的贡献，合金设计与本专利技术不同。韩国专利KR766251-B1公布了一种节镍奥氏体耐热钢，特征是通过N来取代Ni，通过W取代Mo，获得抗高温性能优良的不锈钢，合金设计与本专利技术不同。W02005103314-A1公布了一种用于排气系统的高铬、镍奥氏体耐热钢，米用高含量Cr, Ni, Mo或W，Nb来提高钢的耐热性。日本专利技术JP2005133144-公开了一种用于坦克、容器及化学处理厂的用材，该专利技术特征是含有较高含量的Mo、Cu及N，含3.0-7.0%Mo,合金设计与本专利技术不同。美国US2003084967-A1公布了一种耐热、耐蚀不锈钢，采用高含量Mn，N, C，Nb来提高钢的耐热性。日本专利技术JP11302798-A公开了一种高氮的奥氏体耐热钢，特征是含有高含量Mn，N和Mo，同时含有Al。JP9324246-A公开了一种含Al、Cu、Nb的用于热交换器的奥氏体不锈钢，含1.0-3.5%A1，合金设计与本专利技术不同。JP9324245-A公开了一种用于焊接结构件的奥氏体不锈钢，含1.0-6.0%A1，合金设计与本专利技术不同。对于奥氏体耐热不锈钢，Al、Mn、W、Mo、Cu等元素的加入对耐热性能有利，因此也是研究和开发的关键合金元素。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢，具有良好的高温强度、抗氧化性、成形性，其使用温度可达1050°C，满足汽车排气系统使用温度持续升高和环境保护的需要。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:本专利技术设计主要针对汽车排气系统特定的服役环境，要求材料高的抗氧化性能和高的高温强度及良好的加工成形性。同时，在满足材料使用性能要求的前提下，兼顾材料的制造成本。因此，优选在钢中添加适当的0、祖、队￥、他、5丨、1^等元素。具体的， 本专利技术的一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢，其化学成分质量百分比为:C:0.02% 以下、S1:2.0 ~2.5%、Mn:l~2%、Cr:20~22%、N1:12~14%、N:0.11 ~0.15%、Ρ〈0.035%、S〈0.005%、Ce+La+Y:0.06 ~0.11%, V:0.05 ~0.15%, Nb:0.1 ~0.3%,其余为Fe 和不可避免杂质;其中，1.4 ^ (Cr+1.5Si+0.5Nb)/(Ni+0.5Mn+20N) ( 1.6，1.5 (C+N)(Nb+V ( 0.35%。在本专利技术奥氏体耐热不锈钢的成分设计中:C:碳固溶在钢中可以提高钢的强度，但碳化物析出后强度下降，热强性随碳含量增加而降低，因此碳含量控制在0.02%以下。Mn:锰是比较弱的奥氏体形成元素，但在不锈钢中是强烈的奥氏体组织稳定元素，并能提高氮在钢中的溶解度。锰含量过高会有损于抗氧化性能和降低蠕变极限，本专利技术中Mn含量为I~2%。S1:硅在奥氏体不锈钢中能形成氧化硅内氧化膜层，它与Cr2O3为主的致密氧化膜层共同抵御钢的进一步氧化，从而增加钢的抗氧化能力。P:磷在不锈钢中被视为有害元素，应尽量控制得越低越好。S:硫在不锈钢中也被视为有害元素，尤其在本专利技术的不锈钢中，锰含量较高，因此须严格控制硫的含量，越低越好。Cr:铬是不锈钢中最重要的合金元素，铬是耐热钢中抗高温氧化和抗高温腐蚀的主要合金元素之一，并提高钢的强度，同时铬形成Cr2O3致密的氧化膜，阻碍氧和金属离子的扩散，从而提高钢的抗氧化性，本专利技术中Cr含量在20~22%。N1:镍是形成和稳定奥氏体相最重要的元素，是耐热钢中重要的合金元素之一，同时增加氧化膜层的稳定性，有利于提高钢的抗高温氧化性，并且还可以增强不锈钢抗还原酸的能力和提高加工性能，同时考虑到成本，本专利技术限制镍的含量在12~14%。N:氮作为合金元素存在于奥氏体不锈钢中，可以在不明显降低材料塑性和韧性的前提下明显提高钢的室温强度和高温强度，且提高奥氏体的稳定性，还能提高不锈钢的不锈性、耐蚀性以及延缓碳化物的析出等。但由于氮在不锈钢中的溶解度有限，氮含量控制在0.15%以下。V少量的钒在奥氏体不锈钢中以置换固溶原子存在，一定程度上阻碍晶粒长大，提高钢的室温强度和高温强度。Nb少量的铌在奥氏体不锈钢中以析出物存在，高温时溶解以置换固溶原子存在，提高钢的室温强度和高温强度。RE稀土元素对提高不锈钢的抗氧化性能有较为明显的作用。稀土元素的氧化物可以增加基体金属与氧化膜之间的附着力，因为稀土氧化物对基体金属有钉轧作用。稀土金属Ce能降低Cr2O3的挥发，改善氧化物的组成，形成稳定的含稀土的氧化膜。稀土元素的加入量不宜过多，否则会恶化钢的质量，因此稀土元素的加入量控制0.11%以下。在本专利技术中，C含量不能太高，热端部件在实际工况，需承受室温~1050°C的高温循环温度变化，在这个温度区间长期使用，C原子容易偏聚，与其他原子结合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢，其化学成分质量百分比为：C:<0.02%、Si2.0～2.5%、Mn1～2%、Cr20～22%、Ni12～14%、N0.11～0.15%、P<0.035%、S<0.005%、Ce+La+Y：0.06～0.11%，V0.05～0.15%，Nb0.1～0.3%，其余为Fe和不可避免杂质；且，同时满足1.4≤（Cr+1.5Si+0.5Nb)/(Ni+0.5Mn+20N)≤1.6，1.5（C+N）≤（Nb+V）≤0.35%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张志霞，毕洪运，李鑫，翟瑞银，刘春粟，常锷，
申请(专利权)人：宝钢不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：
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