专利名称：一种高温炉用耐热钢的制作方法
技术领域：
本发明属于合金钢领域。主要适用于900～1200℃温度范围内工作的各种耐热构件。
在现有技术中，在900～1200℃温度工作的耐热构件大部分采用高铬镍奥氏体钢或镍基合金，如Cr25Ni20、Cr18Ni25Si2、Cr21Ni32AlTi、Inconel600等。但由于这些钢或合金中均含有较高的镍等贵重元素，故价格昂贵。为了降低材料价格和提高合金的抗氧化性能和其工艺性能，国际上又先后开发了一些其它类型的耐热钢。如日本专利JP61-183452，它主要是针对CaSO4高温腐蚀用的材料。但其锰含量较高。作为用耐热钢，在较高的温度下使用，对抗氧化不利;JP60-211054是为了解决钢的热加工性能而设计的，其硫含量要求很低(＜0.002%)，给冶炼工艺带来一定的困难;有的则仍含有较高的镍。这些均在实际应用中受到了限制。
本发明的目的在于提供一种廉价的、且冷热加工性能良好的高温炉用耐热钢。
根据上述目的，本发明所采取的主要技术方案是较大降低镍含量，适当减少铬含量，同时加入氮、锰、硅、稀土、钙、锆等元素，实行综合强化，有效地提高高温强度和高温抗氧化性能。
本发明的具体化学成分(重量%)为C0.08～0.25%，Si0.8～2.0%，Mn0.8～1.9%，Ni6.0～15.0%，Cr21.0～25.0%，N0.20～0.30%，RE0.001～0.15%，Mg0.0005～0.10%，Zr0.001～0.20%，Ca≤0.01%，余为Fe。
各元素的作用及配比依据如下碳和氮是强烈的奥氏体形成元素。为了适当节约贵重元素镍，又仍能获得奥氏体组织，保持足够高的高温强度，本发明在钢中加入了氮，并适当提高了碳的含量，保留一定的镍含量，氮控制在0.20～0.30%，碳0.08～0.25%，镍控制在6～15%。
稀土、碱土金属及锆的加入，进一步净化了晶界，减少了晶界上富集的有害元素，强化了晶界，有利于提高高温抗氧化性能和高温强度。由于氮、碳、稀土等元素的综合强化作用，使钢在较高的温度下仍有较好的高温蠕变强度。
钢中加入较高的铬和一定量的硅，是为了使钢在900～1200℃范围内仍具有良好的抗氧化性能。其中铬控制在21～25%，Si0.8～2.0%。当Si含量大于2%时，将对机械性能及时效性能带来不利的影响。
锰对抗氧化性能不利，为保证其性能，锰控制在＜2%。
钢中加入微量的稀土元素，还能改善氧化皮的粘附性，同时，在铬、硅和稀土元素的复合作用下，保证该钢具有良好的搞氧化性。又稀土和碱土金属的加入，改善了钢的热加工性能，提高了钢的成材率。
本发明可采用电炉或非真空感应炉冶炼，钢水浇铸成钢锭后，经热轧或锻造，可加工成各种板、管、丝、带等产品;也可经冶炼后，直接浇铸成铸件，供用户使用。
与现有技术相比，本发明不仅具有较高的高温强度，而且还具有优异的抗氧化性能，同时，成本还低廉。表1为本发明与现有技术的性能对比。结果表明虽然本发明钢的合金元素(铬、镍等)含量不高，但具有较高的高温拉伸强度、持久强度及优良的抗氧化性能;微量稀土与相关元素的综合作用对改善钢的抗氧化性(特别是氧化膜的粘附性)及高温强度发挥了重要作用。
实施例根据上述所设计的化学成分范围，在高频感应炉上冶炼了3炉本发明钢种，其具体化学成分如表2所示。钢水浇铸成锭，并经锻造制成棒材，加工成试样，进行室温及高温性能试验，以及氧化性能试验;试验结果分别列入了表3和表4。
表1.本发明与现有技术性能对比
权利要求
1.一种高温炉用耐热钢，含有Si、Mn、Ni、Cr、N元素，其特征在于该钢的化学成分(重量%)为C 0.08～0.25%，Si 0.8～2.0%，Mn 0.8～1.9%，Ni 6.0～15.0%，Cr 21.0～25.0%，N 0.20～0.30%，RE 0.001～0.15%，Mg 0.0005～0.10%，Zr 0.001～0.20%；余为Fe。
2.根据权利要求1所述的耐热钢，其特征在于化学成分(重量%)中，还有Ca≤0.01%。
全文摘要
本发明属于合金钢领域。主要适用于900～1200℃范围内工作的各种耐热构件。其化学成分(重量％)为C0.08～0.25％，Si0.8～2.0％，Mn0.8～1.9％，Ni6.0～15.0％，Cr21.0～25.0％，N0.20～0.30％，Re0.001～0.15％，Mg0.0005～0.10％，Zr0.001～0.20％，Ca≤0.01％，余为Fe。本发明经冶炼、锻轧后，可加工成各种板管丝带材，也可直接浇铸成铸件。本发明不仅具有较高的高温强度和优异的抗氧化性能，而且成本低廉。
文档编号C22C38/58GK1092476SQ94100969
公开日1994年9月21日 申请日期1994年2月7日 优先权日1994年2月7日
发明者胥继华, 鲁国荣, 韩桂春, 张惠斌 申请人:冶金工业部钢铁研究总院