铬锰氮型奥氏体耐热钢的制作方法

文档序号:3395907阅读:3551来源:国知局
专利名称:铬锰氮型奥氏体耐热钢的制作方法
技术领域
本发明属于合金钢领域,是一种铬锰氮型奥氏体耐热钢。主要适用于冶金、建材等工业在900℃温度下工作的零部件,如水泥窑冷却机的扬料斗等。
为了节约贵重的铬镍元素,代替铬镍型耐热钢,国内外相继发展了较经济的铬锰氮型耐热钢,如我国的3Cr19Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N等。这些钢因其不含镍或少含镍,均比铬镍钢经济;但钢中含锰量达12%,因含锰量太高,对钢的高温抗氧化性和抗高温燃气腐蚀性有不利的作用,使其高温下的耐蚀性能较差,氧化增重速度较快。
本发明的目的在于提供一种在900℃下有良好的高温抗氧化性、抗硫腐蚀性及耐磨性,并有较高强度和冲击韧性的铬锰氮型奥氏体耐热钢。
为了达到上述目的,除了保证足够的铬、碳、氮含量外,还大大降低锰含量。
铬是本发明保证具有足够抗氧化性和抗硫腐蚀性的主要合金元素,铬含量不能低于17%。本发明的基体组织是奥氏体,为了节镍,需用锰、碳、氮代替镍,以便形成和稳定奥氏体组织。用6%左右的锰代部分镍,其余镍由碳、氮代替,要求碳+氮含量不能低于0.45%,否则不能形成单一的奥氏体组织。碳和氮在钢中能提高钢的高温强度和硬度,改善钢的铸造性能。氮的含量不能超过0.3%,否则铸件内部容易产生气泡缺陷。由于锰含量降低,减少了锰对钢的抗高温腐蚀性能的不利作用,改善钢的抗循环氧化性能,900℃温度下的氧化增重速度明显降低,氧化皮不易脱落。另外,由于碳含量较高,具有较高的高温强度。
根据上述考虑,本发明铬锰氮型奥氏体耐热钢的具体化学成分(重量%)如下C0.4~0.6%,Cr17~19%,Mn5~7%,N0.2~0.3%,Si1.0~2.0%。
本发明可采用电炉或非真空感应炉冶炼,铸造性能良好,可采用砂模铸型浇铸成各种形状的零部件,也可进行锻或轧,加工成板材,棒材等。铸态下的金相组织为奥氏体。使用前,铸件不需进行热处理,故工艺简单。
通过试验表明,该钢具有较高的高温瞬时拉伸强度和良好的抗氧化性能。在900℃温度下铸态的抗拉强度σb≥18Kgf/mm2;800℃下的冲击韧性αk≥8.5kg·M/cm2,该钢经长期时效后,由于在奥氏体基体上析出了分布均匀的细颗粒状的碳化物,使硬度显著提高,在800℃时效2000小时后硬度Hv>465,900℃抗拉强度提高到21kgf/mm2,此外,该钢在900℃下循环氧化100小时的氧化增重速度小于0.070g/m2·h,且氧化皮不剥落。本发明还具有良好的抗高温硫腐蚀性能和抗磨损性能,使之延长了零部件的使用寿命,得到了与高铬镍钢(如Cr25Ni20、Cr25Ni15等)同等的使用效果。
本发明与现有的铬镍型或铬锰氮型奥氏体耐热钢相比,其特点是钢中不含贵重元素镍,且锰含量也较低,钢的总合金含量低,比较经济;碳含量较高,奥氏体组织稳定,高温强度高,耐磨性好;由于锰含量降低,抗氧化性能得到提高,抗硫腐蚀性能有所改善。表1列举了本发明与3Cr19Mn12Si12N钢的性能对比。
表1本发明与3Cr19Mn12Si2N的性能对比
实施例按照所设计的化学成分范围,在500kg中频感应炉上冶炼了三炉本发明钢种,其具体化学成分如表2所示。
熔炼后,钢水浇铸成水泥窑冷却机扬料斗,该铸件是用砂模铸型浇铸而成;与此同时,每一炉钢水还浇铸一些园棒,为测定该炉钢的化学成分、力学性能和抗氧化性能等提供试料。
表3列举了3炉钢的力学性能,表4为3炉钢的高温抗氧化性能和抗腐蚀性能。高温抗氧化性能是在900℃温度下进行循环氧化试验,即将试样加热至900℃后,冷却至室温,然后再加热至900℃,再冷却,反复进行,最后测定氧化增重速度。抗腐蚀性能试验是在90%Na2SO4+10%NaCl熔盐介质中进行,测定腐蚀减重速度。
表2实施例3炉钢的具体化学成分(重量%)
表4实施例3炉钢的氧化增重速度及熔盐中腐蚀减重速度
注*为800℃温度下的氧化增重速度
权利要求
一种铬锰氮型奥氏体耐热钢,其特征在于化学成分(重量%)为C0.4~0.6%,Cr17~19%,Mn5~7% Si1.0~2.0%,N0.2~0.3%
全文摘要
本发明是一种较为经济的铬锰氮型奥氏体耐热钢。该钢的主要特征是不含镍,锰含量较低,合金的总含量低,比较经济。该钢在900℃温度下具有良好的抗氧化性、抗硫腐蚀性和耐磨性,有较高的高温强度和较好的高温冲击韧性,该钢可采用电炉或非真空感应炉冶炼,钢的铸造性能好,生产工艺简便。本发明主要适用于高温条件下有硫腐蚀和磨料磨损的零部件。
文档编号C22C38/38GK1033291SQ8710681
公开日1989年6月7日 申请日期1987年10月14日 优先权日1987年10月14日
发明者鲁国荣, 何淑萍, 胥继华 申请人:冶金工业部钢铁研究总院
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