奧氏體耐熱鋼及其制備方法技術

本發明專利技術公開了奧氏體耐熱鋼及其制備方法，其中，奧氏體耐熱鋼的制備方法包括如下步驟：S1.稱量各物料；S2.對各物料進行加熱和精煉；S3.靜置降溫，加入終脫氧劑，并澆筑到鋼錠模中，待凝固后，脫出；S4.固溶處理和時效處理。本發明專利技術的奧氏體耐熱鋼具有良好的耐高溫蠕變性能、以及持久的強度。其在長期服役過程中不會發生相變或明顯粗化長大，穩定性良好。本發明專利技術的奧氏體耐熱鋼在制備過程中，經過固溶處理和時效處理后，使得奧氏體晶界析出連續的Laves相及晶內析出長條狀的Laves相Fe2Nb。該Laves相Fe2Nb作為析出強化相連續析出，能夠有效提高材料的高溫持久強度。本發明專利技術的奧氏體耐熱鋼元素較少，成分簡單，易于工業生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種奧氏體耐熱鋼，尤其涉及一種具有良好高溫蠕變強度的奧氏體系耐熱鋼及其制備方法。
技術介紹
超超臨界發電機組的快速發展，對高溫結構材料提出更為苛刻的要求。高溫結構材料在具備良好的高溫抗蠕變性能的同時，還要具備良好的抗高溫氧化性能以及可觀的經濟性。目前，常用的高溫金屬材料主要有:鐵素體/馬氏體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼以及高溫合金三大類。 其中，新型9_12Cr鐵素體耐熱鋼成為了 600°C超臨界機組的關鍵材料，但其抗氧化能力較差以及組織穩定性不能滿足長期服役要求，其最高工作溫度不能超過650°C，難以勝任700°C乃至更高的溫度條件。高溫合金高溫持久強度較好，但其加工工藝性能較差，生產成本昂貴，也極大的限制了其在工業上的廣泛使用。然而，奧氏體具有面心密排結構，在高溫下具有較好的組織穩定性，且鉻、錳等合金元素含量較高，使其具有更好的抗高溫氧化性能，因而在新型奧氏體耐熱鋼的開發中更具潛力。 現有的奧氏體耐熱鋼主要通過在鋼中添加合金元素C、Cr、Nb及強碳化物形成元素，依靠在高溫長期服役過程中析出的含鉻碳化物M23C6, NbC及MX相析出強化。第二相析出高溫下能夠有效釘扎位錯和板條界移動，從而使耐熱鋼在600-650°C溫度范圍內具有較好的蠕變強度。但是，析出相M23C6,MX等在耐熱鋼長期服役過程中會發生相變或粗化長大，在晶界處非連續析出，在高溫時不能強化晶界，顯著降低了高溫蠕變性能。 因此，針對上述問題有必要提出進一步的解決方案。
技術實現思路
有鑒于此，本發提供一種具有良好高溫蠕變強度的奧氏體系耐熱鋼及其制備方法。 為實現上上述目的，本專利技術的一種奧氏體耐熱鋼的制備方法，其包括如下步驟: S1.按質量百分比計，依照合金成分及燒損量分別按碳0.01 %、鉻18.6 %、鎳31 %、鈮3.5%、錳0.5%、鑭1.6%、硼0.01 %及鐵余量配備原材料，將稱量各物料放入氧化鎂坩堝中； S2.將盛放有各物料的氧化鎂坩堝放入真空爐中，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱和精煉； S3.靜置降溫，向氧化鎂坩堝中加入終脫氧劑，并在高于熔點的溫度下將熔融金屬澆注到鋼錠模中，待凝固后，把凝固成形的鋼錠從鋼錠模中脫出； S4.對凝固成形的鋼錠進行固溶處理和時效處理。 作為本專利技術的進一步改進，所述步驟S2具體包括: 將盛放有各物料的氧化鎂坩堝放入真空爐中，對真空爐進行抽真空，當真空爐內壓強小于1Pa時，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱； 控制真空爐中的真空度小于或等于IPa，精煉15min。 作為本專利技術的進一步改進，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱時，對真空爐中的感應圈進行送電，送電功率范圍為10kw-60kw。 作為本專利技術的進一步改進，所述步驟S3中具體包括:靜置降溫3min，向氧化鎂坩堝中加入終脫氧劑，再對真空爐中的感應圈進行送電，送電功率為30kw，保持1.5min，并在高于熔點的溫度下將熔融金屬澆注到鋼錠模中，待凝固后，把凝固成形的鋼錠從鋼錠模中脫出。 作為本專利技術的進一步改進，所述步驟S4中，于1150°C條件下進行固溶處理lh。 作為本專利技術的進一步改進，所述步驟S4中，于800°C條件下進行時效處理4h_24h。 作為本專利技術的進一步改進，所述步驟S4還包括:在對凝固成形的鋼錠進行固溶處理和時效處理之前，對凝固成形的鋼錠在1150°C條件下進行均勻化處理72h。 為實現上上述目的，本專利技術還提供一種根據如上所述的制備方法獲得的奧氏體耐熱鋼，該奧氏體耐熱鋼按質量百分比計包括:小于等于0.01wt%的碳，17.5wt% -19.5wt%的鉻，30.0wt % -33.0wt % 鎳,3.0wt % -4.5wt % 的銀，小于等于 2.0wt % 的猛， 0.1wt% -1.5wt% 的鑭,0.0Olwt% -0.015wt% 的硼,剩余為鐵。 與現有技術相比，本專利技術的有益效果是:本專利技術的奧氏體耐熱鋼具有良好的耐高溫蠕變性能、以及持久的強度。其在長期服役過程中不會發生相變或明顯粗化長大，穩定性良好。本專利技術的奧氏體耐熱鋼在制備過程中，經過固溶處理和時效處理后，使得奧氏體晶界析出連續的Laves相以及在晶內析出長條狀的Laves相Fe2Nb。該Laves相Fe2Nb作為析出強化相連續析出，能夠提高晶界的高溫蠕變強度，阻礙基體的高溫蠕變，有效地提高材料的高溫持久強度。本專利技術的奧氏體耐熱鋼元素較少，成分簡單，易于工業生產。 【附圖說明】 圖1為本專利技術的奧氏體耐熱鋼制備方法的一【具體實施方式】的流程示意圖； 圖2為本專利技術的實施例1中制備的奧氏體耐熱鋼在掃描電鏡下的表面形貌照片； 圖3為本專利技術的實施例2中制備的奧氏體耐熱鋼在掃描電鏡下的表面形貌照片； 圖4為本專利技術的實施例3中制備的奧氏體耐熱鋼在掃描電鏡下的表面形貌照片； 圖5為本專利技術的實施例1中制備的奧氏體耐熱鋼進行高溫持久強度測試后在掃描電鏡下的形貌照片； 圖6為本專利技術的實施例2中制備的奧氏體耐熱鋼進行高溫持久強度測試后在掃描電鏡下的形貌照片； 圖7為本專利技術的實施例3中制備的奧氏體耐熱鋼進行高溫持久強度測試后在掃描電鏡下的形貌照片。 【具體實施方式】 下面將對本專利技術實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。 如圖1所示，本專利技術的奧氏體耐熱鋼的制備方法包括如下步驟: S1.按質量百分比計，依照合金成分及燒損量分別按碳0.01%、鉻18.6%、鎳31 %、鈮3.5%、錳0.5%、鑭1.6%、硼0.01 %及鐵余量配備原材料，將稱量各物料放入氧化鎂坩堝中； S2.將盛放有各物料的氧化鎂坩堝放入真空爐中，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱和精煉； S3.靜置降溫，向氧化鎂坩堝中加入終脫氧劑，并在高于熔點的溫度下將熔融金屬澆注到鋼錠模中，待凝固后，把凝固成形的鋼錠從鋼錠模中脫出； S4.對凝固成形的鋼錠進行固溶處理和時效處理。 其中，步驟SI中，稱量的各個物料的量按質量百分比計，各個物料的總量按100份計。其中，鐵余量是指，各個物料總量中，除碳、鉻、鎳、鈮、錳、鑭、硼外，其余為鐵。 所述步驟S2具體包括:將盛放有各物料的氧化鎂坩堝放入真空爐中，對真空爐進行抽真空，當真空爐內壓強小于1Pa時，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱，從而使氧化鎂坩堝中的各物料熔化。其中，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱時，通過對真空爐中的感應圈進行送電，使感應線圈產生電流，加熱氧化鎂坩堝中的各物料，送電功率范圍為10kw_60kwo 然后，控制真空爐中的真空度小于或等于IPa，精煉15min，以除去氧化鎂坩堝中的各物料的氧、氮、氫。 所述步驟S3中具體包括:靜置降溫3min，向氧化鎂坩堝中加入終脫氧劑，再對真空爐中的感應圈進行送電，送電功率為30kw，保持1.5min，并在高于熔點的溫度下將熔融金屬澆注到鋼錠模中，待凝固后，把凝固成形的鋼錠從鋼錠模中脫出。其中，終脫氧劑為鎳鎂合金。 進一步地，固溶處理是指將合金加熱到高溫單相區恒溫保持本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種奧氏體耐熱鋼的制備方法，其特征在于，所述奧氏體耐熱鋼的制備方法包括如下步驟：S1.按質量百分比計，依照合金成分及燒損量分別按碳0.01％、鉻18.6％、鎳31％、鈮3.5％、錳0.5％、鑭1.6％、硼0.01％及鐵余量配備原材料，將稱量各物料放入氧化鎂坩堝中；S2.將盛放有各物料的氧化鎂坩堝放入真空爐中，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱和精煉；S3.靜置降溫，向氧化鎂坩堝中加入終脫氧劑，并在高于熔點的溫度下將熔融金屬澆注到鋼錠模中，待凝固后，把凝固成形的鋼錠從鋼錠模中脫出；S4.對凝固成形的鋼錠進行固溶處理和時效處理。

【技術特征摘要】
1.一種奧氏體耐熱鋼的制備方法，其特征在于，所述奧氏體耐熱鋼的制備方法包括如下步驟: S1.按質量百分比計，依照合金成分及燒損量分別按碳0.01%、鉻18.6%、鎳31%、鈮.3.5%、錳0.5%、鑭1.6%、硼0.01%及鐵余量配備原材料，將稱量各物料放入氧化鎂坩堝中； S2.將盛放有各物料的氧化鎂坩堝放入真空爐中，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱和精煉； S3.靜置降溫，向氧化鎂坩堝中加入終脫氧劑，并在高于熔點的溫度下將熔融金屬澆注到鋼錠模中，待凝固后，把凝固成形的鋼錠從鋼錠模中脫出； S4.對凝固成形的鋼錠進行固溶處理和時效處理。2.根據權利要求1所述的奧氏體耐熱鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 將盛放有各物料的氧化鎂坩堝放入真空爐中，對真空爐進行抽真空，當真空爐內壓強小于1Pa時，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱； 控制真空爐中的真空度小于或等于IPa，精煉15min。3.根據權利要求2所述的奧氏體耐熱鋼的制備方法，其特征在于，對氧化鎂坩堝中的各物料進行加熱時，對真空爐中的感應圈進行送電，送電功率范圍為10kw-60kw。4.根據權利要求1所述的奧氏體耐熱鋼的制備方法，其特征在于，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏志新，張弛，姚春發，陳升偉，楊志剛，
申請(專利權)人：蘇州大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32