一种新型耐热钢及其制备方法
【专利摘要】本发明属于冶金【技术领域】，具体涉及一种新型耐热钢及其制备方法。该耐热钢的化学成分为：C0.020～0.04wt%，Mn0.90～1.20wt%，Mo0.6～0.9wt%，Cr10.0～15.0wt%，Ni2.0～8.0wt%，纳米TiC0.003～0.01wt%，Si≦0.4wt%，P≦0.009wt%，S≦0.005wt%，余量为Fe。在耐热钢T92组分中加入适量的纳米碳化钛，能明显地改善钢的持久强度,降低耐热铸钢的蠕变速率。纳米碳化钛富聚晶界，减少了晶界上的杂质元素的堆积。
【专利说明】一种新型耐热钢及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金【技术领域】，具体涉及一种新型耐热钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002]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称作耐热钢。常用于制造锅炉、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，对耐热钢提出如下要求:(1)足够的持久强度、蠕变强度和持久塑性；(2)高的抗氧化性和耐蚀性能；(3)足够的组织稳定性；(4)良好的焊接性能；(5)良好的冷加工和热加工工艺性能。
[0003]耐热钢的发展与能源、动力机械的进步有着密切的关系。在火力发电、原子能、宇航、航空、石油和化学工业等新技术开发领域中，耐热钢性能的优劣是其成功与否的关键性环节，因此耐热钢的重要性日益提高。目前，我国发电量75%以上采取火力发电方式。电厂主要是通过提高蒸汽温度来提高效率的。但目前主要问题是:高温持久性能及高温抗氧化性较差，使用中易造成堵管现象，降低了机组的使用效率，使发电成本提高。采用各种先进技术和工艺手段，进一步提高耐热钢的蒸汽使用温度，以期提高锅炉管热交换效率的研究势在必行，目前各国都在积极开展新型耐热钢材的研究与开发。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种新型耐热钢，克服现有耐热钢存在的高温抗氧化性较差，使用中氧化层脱落易造成堵管等缺陷。
[0005]为了解决上述问题，本发明提供的技术方案:
一种新型耐热钢，该耐热钢的化学成分为:c 0.020?0.04wt%, Mn 0.90?1.20wt%,Mo0.6 ?0.9wt%, Cr 10.0 ?15.0wt%, Ni 2.0 ?8.0wt%,纳米 TiC 0.003 ?0.01wt%,Si 刍 0.4wt%, P 兰 0.009wt%, S^0.005wt%，余量为 Fe。
[0006]所述的耐热钢的制备方法，包含以下步骤:
(1)溶炼:以碳钢、锰铁、钥铁、纯铬、纯镍为原科，按C0.020?0.04wt%, Mn 0.90?
1.20wt%, Mo0.6 ?0.9wt%, Cr 10.0 ?15.0wt%, Ni 2.0 ?8.0wt%,纳米 TiC 0.003 ?0.01wt%, Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%, S ^ 0.005wt% 余量为 Fe 进行配料，在氮气保护下，采用中频感应电炉熔炼，氮气流量:5-8L/min，当溶炼炉内的温度接近890°C时，进行第一次保温，保温时间为10min?20min,然后进行第一次揽拌，搅拌时间2min?4min ;继续升温至1100°C进行第二次保温，保温时间为15mirT30min，保温结束加入纳米TiC，超声辐射30iT90S，超声辐射结束后，启动正空泵，将中频感应电炉抽取为真空，真空度:
0.075MPa?0.095MPa,再静置 20mirT30min ；
(2)浇注:当温度降低到600°C?850°C时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
(3)时效处理:将铸件加热到1100°C?1350°C，保温2h?4h，空冷到800°C，保温Ih?3h，空冷至室温。
[0007]本发明与现有技术相比较，其有益技术效果体现在以下方面:
(1)在耐热钢T92组分中加入适量的纳米碳化钛，能明显地改善钢的持久强度，降低耐热铸钢的蠕变速率。纳米碳化钛富聚晶界，减少了晶界上的杂质元素的堆积；
(2)本发明钢的化学成分的设计合理，既保证其成本较低，又保证其冷热加工性能。氧化实验表明:t=1200°C,无氧化皮,抗弯强度σ w=1280?1500Mpa ；
(3)通过冶炼工艺准确控制了钢的纯净与成分，以达成上述各元素协同作用的目的，同时独特的热处理工艺和参数选择，有效提高了硬度、抗蠕变断裂等力学性能。
[0008]具体实施方
下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步具体说明。
[0009]超声波粉碎机JY-92型，功率2500W，购自宁波新芝生物科技有限公司。2X型双级旋片真空泵，购自上海海真真空设备有限公司。
[0010]实施例1
一种新型耐热钢，该耐热钢的化学成分为:C 0.020wt%, Mn 0.90wt%, Mo0.6wt%, Cr10.0wt%, Ni 2.0wt%，纳米 TiC 0.003wt%, Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%, S ^ 0.005wt%，余量为Fe。
[0011]所述的耐热钢的制备方法，包含以下步骤:
(1)溶炼:以碳钢、锰铁、钥铁、纯铬、纯镍为原科，按C0.020wt%, Mn 0.90wt%,Mo0.6wt%, Cr 10.0wt%, Ni 2.0wt%,纳米 TiC 0.003wt%, Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%,S ^ 0.005wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用中频感应电炉熔炼，氮气流量:5L/min,当溶炼炉内的温度接近890°C时，进行第一次保温，保温时间为lOmin，然后进行第一次揽拌，搅拌时间2min ;继续升温至1100°C进行第二次保温，保温时间为15min，保温结束加入纳米TiC，超声辐射30s，超声辐射结束后，启动正空泵，将中频感应电炉抽取为真空，真空度:0.075MPa，再静置20min ；
(2)浇注:当温度降低到600°C时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
(3)时效处理:将铸件加热到1100°C，保温2h，空冷到800°C，保温lh，空冷至室温。
[0012]按照试验标准GB/T228对本发明耐热管进行室温力学性能测定:抗拉强度:782.3MPa ;屈服强度:420MPa ;伸长率 48.8%
实施例2
一种新型耐热钢，该耐热钢的化学成分为:C0.04wt%, Mn 1.20wt%, Mo0.9wt%, Cr15.0wt%, Ni 8.0wt%，纳米 TiC0.01wt%,Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%, S ^ 0.005wt%，余量为Fe。
[0013]所述的耐热钢的制备方法，包含以下步骤:
(I)溶炼:以碳钢、锰铁、钥铁、纯铬、纯镍为原科，按C0.04wt%, Mn 1.20wt%, Mo0.9wt%，Cr 15.0wt%, Ni 8.0wt%，纳米 TiC0.01wt%, Si ^ 0.4wt%, P 刍 0.009wt%, S 刍 0.005wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用中频感应电炉熔炼，氮气流量:8L/min，当溶炼炉内的温度接近890°C时，进行第一次保温，保温时间为20min，然后进行第一次揽拌，搅拌时间4min ;继续升温至1100°C进行第二次保温，保温时间为30min，保温结束加入纳米TiC，超声辐射90S，超声辐射结束后，启动正空泵，将中频感应电炉抽取为真空，真空度:0.095MPa,再静置30min ；
(2)浇注:当温度降低到850°C时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
(3)时效处理:将铸件加热到1350°C，保温4h，空冷到800°C，保温3h，空冷至室温。
[0014]按照试验标准GB/T228对本发明耐热管进行室温力学性能测定:抗拉强度:756.4MPa ;屈服强度:384MPa ;伸长率 42.3%。
[0015]实施例3
一种新型耐热钢，该耐热钢的化学成分为:C 0.03wt%, Mnl.10wt%, Mo0.8wt%, Cr
11.0wt%, Ni 6.0wt%，纳米 TiC 0.008wt%, Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%, S ^ 0.005wt%，余量为Fe。
[0016]所述的耐热钢的制备方法，包含以下步骤:
(1)溶炼:以碳钢、锰铁、钥铁、纯铬、纯镍为原科，按C0.03wt%，Mnl.10wt%，Mo0.8wt%,Cr 11.0wt%, Ni 6.0wt%，纳米 TiC 0.008wt%, Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%, S ^ 0.005wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用中频感应电炉熔炼，氮气流量:6L/min，当溶炼炉内的温度接近890°C时，进行第一次保温，保温时间为15min，然后进行第一次揽拌，搅拌时间3min ;继续升温至1100°C进行第二次保温，保温时间为25min，保温结束加入纳米TiC，超声辐射60S，超声辐射结束后，启动正空泵，将中频感应电炉抽取为真空，真空度:0.085MPa,再静置25min ；
(2)浇注:当温度降低到750°C时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
(3)时效处理:将铸件加热到1250°C，保温3h，空冷到800°C，保温2h，空冷至室温。
[0017]按照试验标准GB/T228对本发明耐热管进行室温力学性能测定:抗拉强度:744.4MPa ;屈服强度:389MPa ;伸长率 45.2%。
[0018]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种新型耐热钢，其特征在于该耐热钢的化学成分为:C 0.020?0.04wt%，Mn.0.90 ?1.20wt%, Mo0.6 ?0.9wt%, Cr 10.0 ?15.0wt%, Ni 2.0 ?8.0wt%,纳米 TiC.0.003 ?0.01wt%, Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%, S ^ 0.005wt%，余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的耐热钢的制备方法，其特征在于包含以下步骤:(1)溶炼:以碳钢、锰铁、钥铁、纯铬、纯镍为原科，按C0.020?0.04wt%, Mn 0.90?.1..20wt%, Mo0.6 ?0.9wt%, Cr 10.0 ?15.0wt%, Ni 2.0 ?8.0wt%,纳米 TiC 0.003 ?.0.01wt%, Si ^ 0.4wt%, P ^ 0.009wt%, S ^ 0.005wt%,余量为 Fe 进行配料，在氮气保护下，采用中频感应电炉熔炼，氮气流量:5-8L/min，当溶炼炉内的温度接近890°C时，进行第一次保温，保温时间为10min?20min,然后进行第一次揽拌，搅拌时间2min?4min ;继续升温至1100°C进行第二次保温，保温时间为15mirT30min，保温结束加入纳米TiC，超声辐射30iT90S，超声辐射结束后，启动正空泵，将中频感应电炉抽取为真空，真空度:.0.075MPa?0.095MPa,再静置 20mirT30min ； (2)浇注:当温度降低到600°C?850°C时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却； (3)时效处理:将铸件加热到1100°C?1350°C，保温2h?4h，空冷到800°C，保温Ih?.3h，空冷至室温。
【文档编号】C22C38/44GK104264059SQ201410559926
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月18日 优先权日:2014年10月18日
【发明者】李瑞国 申请人:无棣向上机械设计服务有限公司