专利名称：一种奥氏体耐热疲劳钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及合金钢技术领域，特指一种奥氏体耐热疲劳钢，适用于制作在从低温到高温冷热循环条件下工作的各种构件。
背景技术：
耐热钢用途日益广泛，主要用于制作钢铁冶炼设备、热加工及热处理设备等。但普通金属材料及普通耐热钢材在冷热交变环境中极易产生裂纹，导致零件失效。提高材料的耐热疲劳性能对于延长零部件使用寿命和提高设备整机运行稳定性有重要意义，前人对耐热钢的耐热疲劳性能进行了一些研究，文献[1](孙向明，吕松强，张增光.铌、氮、铈对耐热钢性能的影响，特殊钢.2002，23(3)16～18.)和文献[2](蒋汉祥，甄涛，王少娜.超低硫耐热钢H2的研制，重庆大学学报.2002，25(4)134～136.)，初步探讨了部分元素对钢的耐热性能和高温性能的影响，但未涉及在提高钢的耐热性能方面的作用，对于提高钢的耐热疲劳性能的研究较少。
本发明根据固溶强化、弥散强化和晶界强化等原理，在奥氏体耐热钢基础上引入新的合金元素，例如，Mn、B、Nb、V、Y等，最终得到耐热疲劳性能优良的奥氏体耐热钢，同时还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗氧化、抗蠕变、抗冲击、易切削、可焊接等特点。其中N、B、Nb、V、Y的合金化有利于提高钢的高温强度；Nb、V、Y元素，增加了氧化膜的粘附性，使钢的耐热疲劳、抗氧化性能提高，其热疲劳性能从8000次提高到29000次。
发明内容
本发明的目的提供一种奥氏体耐热疲劳钢。
本发明具体的技术方案为，一种奥氏体耐热疲劳钢，其特征在于组分以重量百分比计，C为0.2～0.45％，Cr为20～26％，Mn为2～9％，Ni为3.0～13％，Si为1～2.8％，N为0.1～0.4％，B为0.01～0.3％，Nb为0.35～0.46％，V为0.4～0.5％，Y为0.01～0.09％，余量为Fe和杂质S和P，杂质的重量百分比不高于0.03％。
上述的奥氏体耐热疲劳钢，B优选为0.01～0.1％，Nb优选为0.37～0.40％，V优选为0.45～0.5％，Y优选为0.01～0.03％，杂质不高于0.15％，C优选为0.25～0.35％。
本发明在保证普通耐热钢耐高温性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能、抗氧化性能、抗蠕变性能、抗冲击性能、切削性能、可焊接性能等有所提高的基础上，大幅提高了耐热疲劳性能，最终得到耐热疲劳性能优良的耐热钢。其中N、B、Nb、V、Y的合金化有利于提高钢的高温强度；Nb、V、Y元素，增加了氧化膜的粘附性，使钢的耐热疲劳、抗氧化性能提高。
具体实施例方式
实施例1在中频电炉中冶炼本发明耐热疲劳钢(记为1#钢)，成分为C为0.28％，Cr为22％，Mn为2.5％，Ni为4.1％，Si为1.8％，N为0.19％，B为0.15％，Nb为0.35％，V为0.4％，Y为0.06％，杂质S和P为0.02％，余量为Fe。钢冶炼后分别浇铸成钢锭及铸态试样，钢锭锻造成棒材。然后对抗拉强度、延伸率、冲击功、高温抗拉强度按照国家标准进行了检测，还进行了1000℃·500h抗氧化增重实验和20℃～800℃冷热循环热疲劳实验。热疲劳性能见表1热疲劳裂纹扩展数据表；其它性能见表2高低温性能对照表。
实施例2在中频电炉中冶炼本发明耐热疲劳钢(记为2#钢)，成分为C为0.45％，Cr为25.5％，Mn为7.5％，Ni为12.2％，Si为2.8％，N为0.3％，B为0.05％，Nb为0.39％，V为0.47％，Y为0.02％，杂质S和P为0.01％，余量为Fe。钢冶炼后分别浇铸成钢锭及铸态试样，钢锭锻造成棒材。然后对抗拉强度、延伸率、冲击功、高温抗拉强度按照国家标准进行了检测，还进行了1000℃·500h抗氧化增重实验和20℃～800℃冷热循环热疲劳实验。热疲劳性能见表1热疲劳裂纹扩展数据表；其它性能见表2高低温性能对照表。
通过表1对比发现，本发明钢的热疲劳裂纹出现明显迟于普通钢和普通耐热钢，因而本发明钢的耐热疲劳性能明显高于普通钢和普通耐热钢。
通过表2对比发现，本发明钢的常温力学性能高于普通钢和普通耐热钢，而本发明钢的1000℃·500h抗氧化性能明显高于普通钢和普通耐热钢。
表1 热疲劳裂纹扩展数据表
表2 高低温性能对照表
权利要求
1.一种奥氏体耐热疲劳钢，其特征在于组分以重量百分比计，C为0.2～0.45％，Cr为20～26％，Mn为2～9％，Ni为3.0～13％，Si为1～2.8％，N为0.1～0.4％，B为0.01～0.3％，Nb为0.35～0.46％，V为0.4～0.5％，Y为0.01～0.09％，余量为Fe和杂质S和P，杂质的重量百分比不高于0.03％。
2.根据权利要求1所述的一种奥氏体耐热疲劳钢，其特征在于B为0.01～0.1％，Nb为0.37～0.40％，V为0.45～0.5％，Y为0.01～0.03％。
3.根据权利要求1所述的一种奥氏体耐热疲劳钢，其特征在于杂质的含量不高于0.15％。
4.根据权利要求1所述的一种奥氏体耐热疲劳钢，其特征在于C为0.25～0.35％。
全文摘要
一种奥氏体耐热疲劳钢，涉及合金钢技术领域，其组分以重量百分比计，C为0.2～0.45％，Cr为20～26％，Mn为2～9％，Ni为3.0～13％，Si为1～2.8％，N为0.1～0.4％，B为0.01～0.3％，Nb为0.35～0.46％，V为0.4～0.5％，Y为0.01～0.09％，余量为Fe和杂质S和P，杂质的重量百分比不高于0.03％。本发明在保证普通耐热钢耐高温性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能、抗氧化性能、抗蠕变性能、抗冲击性能、切削性能、可焊接性能等有所提高的基础上，大幅提高了耐热疲劳性能，最终得到耐热疲劳性能优良的耐热钢。其中N、B、Nb、V、Y的合金化有利于提高钢的高温强度；Nb、V、Y元素，增加了氧化膜的粘附性，使钢的耐热疲劳、抗氧化性能提高。
文档编号C22C38/58GK101092678SQ20071002528
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者朱圣才, 司乃潮, 吴强, 冯爱新, 张永康, 杨继昌, 李伯全, 张西良, 任旭东 申请人:江苏宏大特种钢机械厂, 江苏大学