一种高强度高延伸率的高合金钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高合金钢领域，主要涉及一种高强度高延伸率的高合金钢及其制造方 法。
【背景技术】
[0002] HR120系列高合金钢是上世纪中叶进入市场的，其目的是能够更好地满足更高的 耐蚀和耐热要求。在过去的几十年间，这类高合金钢因其高温强度、抗高温氧化性及其他高 温耐蚀性能而得到广泛应用。它是一种固溶强化的耐热合金，有较高的高温强度也有优良 的抗碳化和抗硫化性能。该合金能广泛应用在对合金有高强度、良好的抗碳化和抗硫化要 求的环境中，在发电和化学处理中有很好的应用，比如条框热处理篮，辐射管，换热器，废物 燃烧炉等，在垃圾焚烧工业和压缩热交换器中应用广泛。
[0003] 这种高合金钢是完全奥氏体组织，其耐热性能明显优于奥氏体不锈钢，而热膨胀 系数略则略低于奥氏体不锈钢，强度、硬度较高。因而，与奥氏体不锈钢相比具有使用寿命 长、可靠性高、稳定运行好、维护费用少等特点。采用高合金钢管替代奥氏体不锈钢可以进 一步提高条框热处理篮，辐射管，换热器，废物燃烧炉等发电和化学处理装置的使用寿命和 可靠性，同时能更好地保障设备正常运转。
[0004] 提尚尚合金钢中的镇络含量，能够提尚其耐腐蚀性能。腐蚀性能提尚的同时，对懦 变强度要求也越来越高，添加并适当提高钴含量可以改善蠕变强度。条框热处理篮，辐射 管，换热器，废物燃烧炉等发电和化学处理装置不仅耐腐蚀性好，同时，也必须具有良好抗 高温变形性能，以便能够适应长时间的高温环境下服役。
[0005] 镍基耐蚀高温合金具有全奥氏体显微组织。化学工业使用的几乎所有的镍基耐蚀 合金都是固溶强化状态。部分合金添加有效硬化元素，如Mo和W，提高合金的强度。也采用 添加 Co等合金元素来强化合金基体，确保镍基耐蚀合金具有设计要求的性能。然而，部分 品种添加 Co等会显著增加成本（Co价格昂贵），并且会增加生产的难度，即添加钴后，合金 塑性变差，再热加工过程中更容易开裂。
[0006] 表1给出了相关典型钢种的化学成分。表2给出了相关典型钢种的力学性能和浇 铸方式。
[0007] 表1相关典型钢种的化学成分（Wt % )
[0008]
【主权项】
1. 一种高强度高延伸率的高合金钢，其成分质量百分含量为：C0.0 4~0. 08%、Si 0.40~1.0%、Mn0.3~0.8%、Cr23.0~27.0%、P< 0.035%、S<0.001%、Ni35.0~ 39. 0%、Mo 2.0 ~3.0%、W 2.0 ~3.0%、N 彡 0.020%、Al 0.05 ~0.12%、Nb 0.5 ~ 1.5%、其余为Fe和不可避免的杂质；其中，Nb/Al = 10~25, Nb/N = 25~75, Nb/C = 10 ~15〇
2. 如权利要求1所述的高强度高延伸率的高合金钢，其特征是，Nb的质量百分含量为 0? 6 ~1. 2%〇
3. 如权利要求1所述的高强度高延伸率的高合金钢，其特征是，Al的质量百分含量为 0? 05 ~0? 12%〇
4. 如权利要求1所述的高强度高延伸率的高合金钢，其特征是，Mo的质量百分含量为 2. 0 ~3. 0%〇
5. 如权利要求1所述的高强度高延伸率的高合金钢，其特征是，W的质量百分含量为 2. 0 ~3. 0%〇
6. 如权利要求1所述的高强度高延伸率的高合金钢，其特征是，所述杂质元素中 Cu+0 彡 0? 3%〇
7. 如权利要求1所述的高强度高延伸率的高合金钢，其特征是，所述合金钢为完全奥 氏体组织。
8. 如权利要求1所述的高强度高延伸率的高合金钢，其特征是，所述合金钢的屈服强 度彡375MPa，抗拉强度彡735MPa，延伸率彡51%，蠕变强度彡35MPa(l%，10000h)。
9. 如权利要求1~8中任何一项所述的高强度高延伸率的高合金钢的制造方法，其特 征是，包括炼钢、大方坯连铸、修磨、热轧、热轧钢板退火、酸洗；其中， 按上述成分炼钢，依次包括电炉冶炼和LF精炼，在LF精炼末期加入Al和Nb，成分合格 后，并进行吹氩气的软搅拌，氩气流量5~8升/分钟； 所述大方坯连铸工序中，拉速控制为〇. 5~1.0 m/min ;采用结晶器保护渣，其成分重量 百分比为：Si022 5 ~35%，CaO 18 ~28%，A12035 ~10%，Mg0 2 ~5%，FeO 1 ~3%，MnO 0 ~1. 5%，Na2O 5 ~15%，F 7 ~17%，C : 2 ~5% ; 所述大方坯连铸中采用电磁搅拌，电流为1500~2000A，频率为2. 5~3. 5Hz ;连铸后 的铸坯等轴晶比例彡30%。
10. 如权利要求9所述的高强度高延伸率的高合金钢的制造方法，其特征是，所述热轧 包括粗轧和精轧；粗轧温度为1150~1250°C;精轧温度为1050~1150°C，所述热轧精轧为 压下率为60~95%。
11. 如权利要求9所述的高强度高延伸率的高合金钢的制造方法，其特征是，所述热轧 退火温度为1050~1200°C。
12. 如权利要求9所述的高强度高延伸率的高合金钢的制造方法，其特征是，所述合金 钢为完全奥氏体组织。
13. 如权利要求9所述的高强度高延伸率的高合金钢的制造方法，其特征是，所述合 金钢的屈服强度彡375MPa，抗拉强度彡735MPa，延伸率彡51%，蠕变强度彡35MPa(l%， 1000 Oh)〇
【专利摘要】一种高强度高延伸率的高合金钢及其制造方法，其成分质量百分比含量为：C0.04～0.08％、Si0.40～1.0％、Mn0.3～0.8％、Cr23.0～27.0％、P≤0.035％、S≤0.001％、Ni35.0～39.0％、Mo2.0～≤3.0％、W2.0～3.0％、N≤0.020％、Al 0.05～0.12％、Nb0.5～1.5％、其余为Fe和不可避免杂质，其中，Cu+O≤0.3％、Nb/Al＝10～25，Nb/N＝25～75，Nb/C＝10～15。本发明合金钢具有完全奥氏体组织，钢能够满足条框热处理篮、辐射管、换热器、废物燃烧炉等发电和化学处理装置使用环境，既有较高的强度(屈服强度≥375MPa；抗拉强度≥735MPa)、良好的加工成型性能(延伸率≥51％)和870℃蠕变强度≥35MPa(1％，10000h)，且材料成本相对较低。
【IPC分类】C22C1-02, C22C30-00, C22F1-16, B22D11-111
【公开号】CN104862572
【申请号】CN201510215916
【发明人】郑宏光, 刘旭峰, 蒋锡军, 徐荣军, 刘俊江
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月30日