专利名称：一种马氏体耐热钢的制作方法
技术领域：
本发明属于耐热钢的制造领域，特别是提供了一种马氏体耐热钢，制备工作在高温燃气或蒸汽腐蚀环境中的叶片材料。
背景技术：
在现有技术中，工作在高温燃气或蒸汽腐蚀环境中的叶片材料，按使用温度的不同，主要有马氏体耐热钢、奥氏体耐热钢和高温合金。马氏体耐热钢主要使用在温度不超过600℃的工况下，根据不同的腐蚀环境，主要使用12％Cr型、17％Cr型二种马氏体耐热钢。17％Cr型马氏体耐热钢主要使用在对耐蚀性要求较高的环境中，最早的主要牌号有1Cr17Ni2、1Cr17Ni3，但由于没有除Cr外的其它强化元素，高温回火后的力学性能较低，其零件使用温度通常不超过450℃。为提高其高温回火后的性能，添加Mo、N，发展了1Cr16Ni2MoN钢种，该钢经550～590℃中温回火后的力学性能较高，现已广泛用作于燃气轮机的叶片材料。叶片的最终热处理的回火温度通常高于其使用温度50～100℃，虽然1Cr16Ni2MoN耐热钢在600℃以下温度具有优良的耐高温燃气或蒸汽腐蚀性能，但由于该钢种经640～660℃高温回火后的力学性能较低，限制了其使用温度范围，仅用于制造工作温度在500℃以下使用的叶片。现有技术中，钢的强化主要是Cr23C6的析出强化和Mo的固溶强化，N为奥氏体形成元素，主要起固溶强化作用，当N控制在中下限时，640～660℃高温回火后的力学性能较高，但此时的δ铁素体含量增加，严重危害了疲劳性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种马氏体耐热钢，通过对1Cr16Ni2MoN耐热钢的纳米析出相强化实现显著提高高温回火后力学性能，得到一种新型马氏体耐热钢，其化学成分见表1所示。
表1一种新型马氏体耐热钢化学成分/wt％ 根据上述目的本发明采用在1Cr16Ni2MoN耐热钢的基础上，添加0.05～0.2％V，为消除δ铁素体，将N含量的低限从0.03％提高0.06％，实现了显著提高高温回火后力学性能的目的，可将叶片的使用温度提高到550℃。
上述发明技术方案的工艺原理是利用原技术中的氮，添加能形成纳米析出相的合金元素V，在热处理高温回火过程中弥散析出纳米相VN或V(CN)，同时提高了强度、塑性，显著提高了综合力学性能。V含量不能太多，否则长期运行过程中易发生纳米相的聚集长大，失去强化效果。
根据上述目的和工艺原理本发明的技术方案为在1Cr16Ni2MoN耐热钢化学成分的基础上，添加0.05～0.20％V，在相同的热处理工艺下，新钢种经高温回火后的力学性能可以显著提高。
本发明与现有技术相比，仅添加了少量微合金化元素V，成本提高的很少，但高温回火后的强度、塑性均可显著提高，高温力学性能也显著增加，其550℃的高温力学性能与对比钢号的500℃高温力学性能相当，因此零件的使用温度可以提高到550℃。
具体实施例方式 实施例1 试验料选用在1Cr16Ni2MoN耐热钢化学成分标准的基础上，添加0.05～0.20％V，采用化学成分见表2，实验料除V外的其它成分均与现有技术相同。实施例1与现有技术的室温力学性能对比表见表3。上述列表中序号2-5为本发明实施例1，序号1为现有技术的钢种。
表2为本发明实施例1用化学成分 表3本发明实施例1与现有技术的室温力学性能对比表
实施例2 试验料与实施例1相同，与现有技术的高温力学性能对比表见表4。上述列表中序号2-5为本发明实施例2，序号1为现有技术的钢种。本发明的550℃高温强度高于原技术的500℃的高温强度，高温力学性能得到了显著的提高。
表4本发明实施例1与现有技术的室温力学性能对比表
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权利要求
1、一种马氏体耐热钢，其特征在于，化学成分的重量百分数为Cr15.0～16.5％，Ni2.0～2.5％，Mo0.90～1.30，N0.06～0.10，V0.05～0.20，C0.12～0.18％，Si≤0.6，Mn≤0.6％，S≤0.02，P≤0.03，S≤0.1％，余量为Fe。
全文摘要
一种马氏体耐热钢，属于耐热钢的制造领域。化学成分的重量百分数为Cr15.0～16.5％，Ni2.0～2.5％，Mo0.90～1.30％，N0.06～0.10％，V0.05～0.20％，C0.12～0.18％，Si≤0.6％，Mn≤0.6％，S≤0.02％，P≤0.03％，S≤0.1％，余量为Fe。优点在于，仅添加了少量微合金化元素V，成本提高的很少，但高温回火后的强度、塑性均可显著提高，高温力学性能也显著增加，其550℃的高温力学性。
文档编号C22C38/48GK101343717SQ20081011892
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者钢 杨, 王立民, 刘正东, 程世长, 林肇杰, 密 李 申请人:钢铁研究总院