CN104060190A

CN104060190A - 节铬节镍型高硅耐热不锈钢

Info

Publication number: CN104060190A
Application number: CN201410324921.3A
Authority: CN
Inventors: 李钧; 肖学山; 冉庆选; 徐裕来; 刘庆; 谢耀平
Original assignee: XINGHUA SPECIAL STAINLESS STEEL INSTITUTE OF SHANGHAI UNIVERSITY
Current assignee: XINGHUA SPECIAL STAINLESS STEEL INSTITUTE OF SHANGHAI UNIVERSITY
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2014-09-24

Abstract

本发明公开了一种节铬节镍型高硅耐热不锈钢，该耐热不锈钢具有如下的成分及质量百分比：C≤0.2%，Mn≤1.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，Si2.0-4.5%，Ni10.0-16.0%，Cr15.0-23.0%，Mo0.5-1.5%，N0.1-0.3%，稀土Ce或者Y0.05-0.5%，其余部分为铁。该节铬节镍型高硅耐热不锈钢合金材料为奥氏体基体并且具有较好耐腐蚀性能；其室温抗拉强度在600～900Mpa范围，屈服强度σ0.2在220～400Mpa范围，断裂延伸率在40～70%范围，高温强度和高温塑性均优于310S。

Description

节铬节镍型高硅耐热不锈钢

技术领域

本发明涉及一种节铬节镍型高硅耐热不锈钢合金材料，属钢铁合金材料技术领域。

背景技术

耐热钢是在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢，主要应用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。310S是美国铸造学会（ACI）开发的铬镍耐热奥氏体不锈钢。自20世纪60年代以来，310S耐热钢就以其良好的蠕变性能、耐高温腐蚀性能及机械加工性能，开始广泛应用在石化装置的高温部件上，如乙烯裂解管、转化炉管、辐射管等。随着国内不锈钢产能和表观消费需求的进一步持续增长，铬和镍资源的问题已浮出水面并日趋突出。为了降低原料成本，可以采用添加氮元素来代替钢中镍元素；而为了降低钢中的铬含量，可以通过加入硅元素来替换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种奥氏体基体并且具有较好耐腐蚀性能的节铬节镍型高硅耐热不锈钢。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

节铬节镍型高硅耐热不锈钢，该耐热不锈钢具有如下的成分及质量百分比：C≤0.2%，Mn≤1.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，Si2.0-4.5%，Ni10.0-16.0%，Cr15.0-23.0%，Mo0.5-1.5%，N0.1-0.3%，稀土Ce或者Y 0.05-0.5%，其余部分为铁。

所述的节铬节镍型高硅耐热不锈钢，其还包含0.1-0.5%Nb。为了增加耐磨性，可以添加Nb0.1-0.5%。

该节铬节镍型高硅耐热不锈钢采用常规的熔炼工艺方法浇注成型，经热锻和固溶处理，最终制得节铬节镍型高硅耐热不锈钢。

本发明的节铬节镍型高硅耐热不锈钢合金材料采用传统常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将稀土中间合金投入；中间合金由铁和稀土金属组成，选用Fe-Ce或Fe-Y中间合金；两者的组成分别为：Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%；Fe-Y中间合金中Y的质量百分含量为15%；经综合配料熔制后，浇注成型，经热锻和固溶处理，最终制得节铬节镍型高硅耐热不锈钢。该成分范围内的钢在热锻后再经一定温度固溶处理，室温的抗拉强度在600～900Mpa范围，屈服强度σ_0.2在220～400Mpa范围，断裂延伸率在40～70%范围，高温强度和高温塑性均优于310S。

本发明的机理如下：根据合金化原理，以硅代铬，降低金属中的铬含量；硅在合金表面形成致密的氧化硅层，提高合金的抗氧化性能。同时本发明中，为了降低镍含量，以氮代替镍来稳定奥氏体，保持合金的奥氏体基体。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明以硅替铬，降低原料成本，同时硅在合金表面形成致密的氧化硅层，阻止合金进一步被氧化和腐蚀，提高合金的耐腐蚀性能。本发明显著减少对贵金属的依存度，节约铬和镍资源，从而为国家资源节约做出应有贡献。本发明节铬节镍型高硅耐热不锈钢合金材料的室温的抗拉强度在600～900Mpa范围，屈服强度σ_0.2在220～400Mpa范围，断裂延伸率在40～70%范围，高温强度和高温塑性均优于310S。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种节铬节镍型高硅耐热不锈钢，该耐热不锈钢具有如下的成分及质量百分比：

C 0.02%

Mn 0.78%

P 0.01%

S 0.007%

Si 3.5%

Ni 15.2%

Cr 17.8%

Mo 0.98%

N 0.12%，

稀土Ce 0.1%

Fe 余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将稀土中间合金投入。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，经热锻和固溶处理，最终制得节铬节镍型高硅耐热不锈钢合金材料，该材料的室温抗拉强度大于700MPa，屈服强度大于300MPa，断裂延伸率大于60%，高温强度和高温塑性均优于310S。以硅替铬，不仅可以降低原料成本，而且硅在合金表面形成致密的氧化硅层，阻止合金进一步被氧化和腐蚀，提高合金耐腐蚀性能。本发明在310S的基础上，通过以硅替铬，以氮替镍的合金设计原理，开发出一种新的节铬节镍型高硅耐热不锈钢，显著减少对贵金属的依存度，从而为国家资源节约做出应有贡献。

实施例2：

C 0.02%

Mn 0.65%

P 0.007%

S 0.008%

Si 3.8%

Ni 14.7%

Cr 17.9%

Mo 0.94%

N 0.11%，

稀土Y 0.1%

Fe 余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将稀土中间合金投入。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，经热锻和固溶处理，最终制得节铬节镍型高硅耐热不锈钢合金材料，该材料的室温抗拉强度大于700MPa，屈服强度大于300MPa，断裂延伸率大于60%，高温强度和高温塑性均优于310S。

实施例3：

C 0.02%

Mn 0.86%

P 0.009%

S 0.008%

Si 4.1%

Ni 15.1%

Cr 18.2%

Mo 1.04%

N 0.13%，

稀土Ce 0.1%

Nb 0.2%

Fe 余量

该类节铬节镍型高硅耐热不锈钢材料具有优异的机械强度，同时具有优良的抗氧化性能，可以用作排气管、微波炉、高温炉胆等方面，该材料适合用于1000℃耐热部件，且具有明显的成本优势，可作为310S的替代产品。

Claims

1.节铬节镍型高硅耐热不锈钢，其特征在于：该耐热不锈钢具有如下的成分及质量百分比：C≤0.2%，Mn≤1.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，Si2.0-4.5%，Ni10.0-16.0%，Cr15.0-23.0%，Mo0.5-1.5%，N0.1-0.3%，稀土Ce或者Y 0.05-0.5%，其余部分为铁。

2.根据权利要求1所述的节铬节镍型高硅耐热不锈钢，其特征在于：其还包含0.1-0.5%Nb。