专利名称：一种经济型耐热奥氏体不锈钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及不锈钢领域中的一种经济型耐热奥氏体不锈钢，该经济型耐热奥氏体不锈钢并广泛用于加热炉、热交换器、高温反应釜、高温导板和燃烧器。
背景技术：
奥氏体耐热不锈钢在锅炉和压力容器中有着广泛的应用，如火力发电用的蒸汽锅炉、蒸汽涡轮工业炉及喷气式发动机等。它们都在高温下工作，并承受各种载荷，此外它们还与高温蒸汽、高温气相接触，表面容易发生高温氧化。310/310S为铬镍型奥氏体不锈钢，由于添加了比304更高含量的铬镍，在高温下能够有效的控制氧化物的生成，使其具有更好的高温抗氧化性及更高温蠕变强度。310S的最高工作温度可达1200°C，能在1100°C下持续工作，通常在1100°C以下的高温环境中使用。但是，增加铬镍含量会大幅度增加成本。如公开号为CN 101921967 A的中国发明专利说明书中公开了一种新型奥氏体耐热不锈钢，其按重量百分比计算，所含成分如下c :0. 04-0. 08% ；Si 2. 05-2. 80% ；Mn 1.3-2. 0% ；P O. 035% ;S :彡 O. 030 % ；Cr :23. 5-26. 0 % ；Ni 19. 2-22. 0% ；N :0. 08 % ；Co 0. 20-1. 50%；Mo 0. 10-0. 20%；Xt :0. 01-1.0%。该型奥氏体耐热不锈钢具有优良的高温强度及与之相适应的塑性，较高的抗高温氧化性能，耐腐蚀性、抗疲劳、抗蠕变性能和抗冲击韧性。但是其中Ni含量高达19. 2-22. O %，制造成本过高。现在需要开发一种Ni含量低且耐热性能好的经济型不锈钢。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种具有较低Ni含量，具有优良高温抗蠕变性 等高温力学性能，具有良好的抗高温氧化性能的经济型耐热奥氏体不锈钢。本发明解决上述问题所采用的技术方案是一种经济型耐热奥氏体不锈钢，其特殊之处在于含有以下重量百分比的组分Cr 20-22%, Ni 10-12%, Si 1.5-2.0%,N O. 14-0. 22 %, C O. 04-0. 12 %, RE O. 03-0. 08 %, Nb O. 01-0. 15%, Mn O. 3-0. 8 %,Cu ( O. 2%, P 彡 O. 04%, S 彡 O. 03%，余量为 Fe。作为优选，本发明所述C含量为O. 06-0. 1%，所述Si含量为1. 5-1. 8%。作为优选，本发明所述N含量为O. 15-0. 18%，所述Nb含量为O. 01-0. 1%。作为优选，本发明所述RE含量为O. 03-0. 06%。作为优选，本发明所述S含量< O. 002%，所述P含量< 0.03%。 本发明提供了另一种经济型耐热奥氏体不锈钢，其特殊之处在于含有以下重量百分比的组分Cr 20-22%, Ni 10-12%, Si1. 5-2. 0%, N O. 14-0. 22%, C O. 04-0. 12%, REO. 03-0. 08%, Nb O. 01-0. 15%, Mn O. 3-0. 8%, B O. 001-0. 01%, Cu ( O. 2%, P 彡 O. 04%,S彡O. 03%，余量为Fe。作为优选，本发明所述C含量为O. 06-0. 1%，所述Si含量为1. 5-1. 8%。
作为优选，本发明所述N含量为O. 15-0. 18%，所述Nb含量为O. 01-0. 1%。作为优选，本发明所述RE含量为O. 03-0. 06%。作为优选，本发明所述S含量< O. 002%，所述P含量< 0.03%。本发明具有以下优点和效果本发明的高温持久强度远远超过310S，抗高温氧化性能达到310S奥氏体不锈钢的水平，而其贵金属Ni元素各重量百分比却大大降低。本发明可实现节镍，降低原料成本，可替代含镍量20%的310S钢种，并广泛用于加热炉，热交换器，高温反应釜，高温导板，燃烧器等。本发明在降低Ni含量的同时保证必要的Cr含量，以确保耐腐蚀性能和降低成本；选择合适的N含量，以稳定奥氏体组织和改善性能；添加微量的B和RE元素，提高钢的热加工性能。本发明中各种元素的作用以及添加量的确定
C是一种间隙元素，能够强烈形成并稳定奥氏组织并扩大奥氏体区。C形成奥氏体的能力约为Ni的30倍，但过多的C会与钢种的Cr形成Cr23C6型碳化物，使钢的耐腐蚀性能特别是耐晶间腐蚀性能下降。从耐腐蚀性角度考虑，一般要求C越低越好，但过低的C会使奥氏体组织不稳定，而且增加冶炼成本。作为优选，控制C在O. 06-0. 1%。Si是脱氧元素，另外也是提高抗高温氧化性能的有效元素，但是Si是强烈的铁素体形成元素，影响后续的热加工性能。因此为了获得稳定的奥氏体组织，控制在1. 5-1. 8%。Cr是奥氏体不锈钢中的主要元素，增加Cr含量能够提高不锈钢的耐蚀性，但是Cr含量过多会导致在不锈钢中形成过多的铁素 体，引起加工性能变差，产生边裂，因此Cr含量控制在20-22%。Ni的主要作用是形成并稳定奥氏体组织，它促进铬的钝化，其本身不是耐蚀元素。Ni可改善冷热加工性能，使强度、塑性和韧性很好的配合，但其价格也是比较昂贵的，因此，在保证不锈钢性能的前提下，尽可能降低Ni，控制其在10-12%。N是非常强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，其形成奥氏体的能力与C相当，约为镍的30倍。N主要作用是作为固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度，但并不显著降低钢的塑性和韧性，同时N还可以显著提高不锈钢的综合耐蚀性能。但N含量过高，会导致钢的冷热加工性能下降。因此作为优选控制N在O. 15-0. 18%。Mn是较弱的奥氏体形成元素，但可增加N在奥氏体钢中的溶解度，Mn、N的复合加入可替代钢中昂贵的Ni元素，但Mn的加入会与钢中的杂质元素S形成MnS而降低钢的耐蚀性，过高的Mn还降低奥氏体钢的焊接性能。因此Mn控制在O. 3-0. 8%。通过向钢中添加Nb，使材料在长期服役过程中形成Nb的碳氮化物或复合碳氮化物，起到沉淀强化的作用，但Nb含量不宜太高，因为会出现一次NbC-奥氏体共晶体，影响加工性能和使用性能，Nb控制在O. 02-0. 1%。Cu可以提高钢液的流动性及钢的冷加工性能，经高温环境下使用会析出ε -Cu相产生强化作用，同时铜会阻碍形变奥氏体的再结晶，起到细化晶粒的作用。但铜含量不能过高，钢中残余的铜便大量渗入晶界，造成晶间开裂，进而影响热加工性能，因此铜控制在O. 01-0. 2%。RE元素通过净化晶界，抑制杂质元素在晶界的偏聚，增大晶界结合力并且影响晶界的扩散速度，这不仅影响空 洞的形核，在更大程度上影响空洞长大速度，同时稀土还可能影响夹杂物在晶界析出，进而减少空洞形核的有效位置，从而延长持久寿命，提高持久塑性，作为优选，Re元素控制在O. 03-0. 06% ；
B是提高热塑性强有力的元素，B元素能够防止不锈钢热轧过程中产生边裂，但是B过多会降低固溶态下的晶间腐蚀性能。因此B控制在10-50ppm ；
P和S是不可避免的杂质元素，对性能有不利的影响，尽量降低P和S的含量，但考虑的冶炼的成本，因此控制P彡O. 030%, S彡O. 002%。本发明中RE是指稀土元素中的任意一种或为两种或两种以上稀土元素的混合物。
图1是对比例中实施例1的不锈钢、实施例2的不锈钢和310S在1150°C条件下的平均氧化速度对比图。
具体实施例方式下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例1。本实施例的经济型耐热奥氏体不锈钢含有以下重量百分比的组分Cr 20.91%,Ni 11. 0%, Si 1.59%, N O. 15%, C O. 063%, RE O. 04%, Nb O. 02%, Mn O. 68%, CuO. 12%, P O. 023%, S O. 001%，余量为 Fe。实施例2。本实施例的经济型耐热奥氏体不锈钢含有以下重量百分比的组分Cr 20. 85%,Ni 10. 9%, Si1. 62%, N O. 16%, C O. 092%, RE O. 04%, Nb O. 08%, Mn O. 67%, CuO. 11%, P O. 019%, S O. 001%，余量为 Fe。实施例3-实施例11。实施例3-实施例11的经济型耐热奥氏体不锈钢的组分，参见表I。表1:实施例3_实施例11的经济型耐热奥氏体不锈钢的组分表。
权利要求
1.一种经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于含有以下重量百分比的组分=Cr 20-22%, Ni 10-12%, Si1. 5-2. 0%，N O. 14-0. 22%，C O. 04-0. 12%，RE O. 03-0. 08%, NbO.01-0. 15%, Mn O. 3-0. 8%, Cu ^ O. 2%, P 彡 O. 04%, S 彡 O. 03%，余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述C含量为O.06-0. 1%，所述 Si 含量为1. 5-1. 8%ο
3.根据权利要求1所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述N含量为O.15-0. 18%，所述 Nb 含量为 O. 01-0. 1%。
4.根据权利要求1所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述RE含量为O.03-0. 06%ο
5.根据权利要求1所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述S含量 (O. 002 %，所述 P 含量< O. 03%。
6.根据权利要求1所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于含有以下重量百分比的组分Cr 20-22%, Ni 10-12%, Si1. 5-2. 0%, N O. 14-0. 22%, C O. 04-0. 12%, REO.03-0. 08%, Nb O. 01-0. 15%, Mn O. 3-0. 8%, B O. 001-0. 01%, Cu ( O. 2%, P 彡 O. 04%, S彡O. 03%，余量为Fe。
7.根据权利要求6所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述C含量为O.06-0. 1%，所述 Si 含量为1. 5-1. 8%ο
8.根据权利要求6所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述N含量为O.15-0. 18%，所述 Nb 含量为 O. 01-0. 1%。
9.根据权利要求6所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述RE含量为O.03-0. 06%ο
10.根据权利要求6所述的经济型耐热奥氏体不锈钢，其特征在于所述S含量 ^ O. 002 %，所述 P 含量< O. 03%。
全文摘要
本发明涉及不锈钢领域中的一种经济型耐热奥氏体不锈钢，它含有以下重量百分比的组分Cr20-22％，Ni10-12％，Si1.5-2.0％，N0.14-0.22％，C0.04-0.12％，RE0.03-0.08％，Nb0.01-0.15%，Mn0.3-0.8％，Cu≤0.2%，P≤0.04％，S≤0.03％，余量为Fe。本发明具有以下优点和效果本发明的高温持久强度远远超过310S，抗高温氧化性能达到310S奥氏体不锈钢的水平，而其贵金属Ni元素各重量百分比却大大降低。本发明可实现节镍，降低原料成本，可替代含镍量20%的310S钢种，并广泛用于加热炉，热交换器，高温反应釜，高温导板，燃烧器等。
文档编号C22C38/48GK103045956SQ20121057797
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者申鹏, 颜海涛, 杨振, 李 杰 申请人:振石集团东方特钢股份有限公司