一种超（超）临界火电机组用新型奥氏体不锈钢的制作方法
【专利摘要】本发明涉及耐热奥氏体钢，特指一种超（超）临界火电机组用新型奥氏体不锈钢，其特征在于：C≤0.1％，Si≤0.5％，Mn≤1％，Cr19~23％，Ni28~33％，Nb0.20~0.45％，Mo0.90~2.10％，Al2.51~3.02％，P≤0.04％，S≤0.01％，N0.010-0.15%，B0.001~0.010％，其余为Fe。本发明的奥氏体不锈钢的高温拉伸强度（600℃，≥460MPa）、持久蠕变性能（600℃、100000h的持久极限强度≥110MPa）和高温抗氧化性（700℃、100h的氧化增重≤0.036mg/cm2）明显优于传统的Incoloy800奥氏体不锈钢，可以广泛用于超（超）临界火力发电机组、农业工程、化工、食品、民生用具等领域。
【专利说明】一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及耐热奥氏体钢，特指一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢。【背景技术】
[0002]大容量、高参数的超(超)临界火力发电机组是当前国际上火电机组的发展方向，超(超)临界火电机组用钢对钢材的高温拉伸强度、持久蠕变性能和高温抗氧化性能提出了极高的要求；传统的Incoloy800系列合金，成分质量分数为C < 0.1 %，Si < 1.00%，Mn ^ 1.5 %, Crl9~23 %, Ni30~35 %, A10.15~0.60 %, Ti0.15~0.60 %, Cu ^ 0.75 % ,P ( 0.045 %, S ( 0.015%,其余为Fe ;虽然具有较高的高温拉伸强度(600°C，约为443MPa)、持久蠕变性能(600°C、100000小时的持久极限强度约为107MPa)和高温抗氧化性(7000CUOO小时的氧化增重约为0.04mg/cm2)，但是仍然难以完全胜任大容量、高参数的超(超)临界火力发电机组对钢材高温拉伸强度、持久蠕变性能和高温抗氧化性的要求。
【发明内容】
[0003]为了满足大容量、高参数的超(超)临界火力发电机组对不锈钢高温拉伸强度、持久蠕变性能和高温抗氧化性的苛刻要求，本发明提供了一种超(超)临界火力发电机组用的新型奥氏体不锈钢；与传统的IncoloySOO系列合金相比，该钢材在高温拉伸强度、持久蠕变性能和高温抗氧化性能方面体现出明显的优势，可以胜任超(超)临界火力发电机组对不锈钢相关性能的苛刻要求。
[0004]本发明通过下列技术方案实现:一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢，其特征在于:所述组分按照质量分数计算，C ^ 0.1%, Si ^ 0.5%, Mn ^ 1%, Crl5^21%,Ni28"33%, Nb0.20~0.45%, Mo0.90~2.10%, A12.51 ~3.02%, P ≤ 0.04%, S ^ 0.01%, N0.010-0.15%, B0.001-0.010%，其余为 Fe。
[0005]确定上述主要化学成分范围的理由如下:
1.碳:碳是钢中最普遍的合金元素。碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成、稳定并扩大奥氏体相区的元素，但过量加入碳元素会影响钢的冷加工性能，并且降低钢的耐腐蚀性能。
[0006]2.硅:硅是钢中的脱氧元素并且提高不锈钢的高温抗氧化性，但硅是强烈的铁素体形成元素，此外，当硅含量超过2%时，会促进金属间化合物在高温过程的析出，因此，为了使钢材获得奥氏体组织，并且提高奥氏体组织的稳定性，必须限制硅含量。
[0007]3.锰:锰是比较弱的奥氏体形成元素，但具有强烈稳定奥氏体组织的作用。不锈钢中加入了适当的猛，可以降低镍含量，降低钢材成本。
[0008]4.铬:铬是强烈形成并稳定铁素体的元素，缩小奥氏体相区；铬是不锈钢中最重要的元素，是钢获得耐腐蚀性及高温抗氧化性的重要元素，本发明奥氏体钢中的铬含量范围既能保证钢有良好的耐腐蚀及耐高温氧化特性，又能保证钢材获得奥氏体组织。
[0009]5.镍:镍是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素；随着奥氏体含量的增加，刚中的残余铁素体含量逐渐消除，但是镍会降低钢的热加工性能。本发明奥氏体钢中的镍含量范围既能保证钢有良好的热加工性能，又能保证钢材获得奥氏体组织。
[0010]6.铌:铌能够与不锈钢中的碳元素形成细小的碳化铌析出相，提高不锈钢的高温拉伸性能和持久蠕变性能。
[0011]7.钥:钥是形成和稳定铁素体并扩大铁素体相区的元素；然而，钥元素能够显著改善钢的高温拉伸强度和蠕变性能。
[0012]8.铝:铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入铝，可在高温下形成致密、稳定、一定厚度的氧化铝膜，提高钢的高温抗氧化性，但是铝会影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0013]9.磷:磷是钢在冶炼过程中极难避免的有害元素，应尽量控制在0.04%(质量分数)以下。
[0014]10.硫:硫是钢在冶炼过程中极难避免的有害元素，应尽量控制在0.01% (质量分数)以下。
[0015]11.氮:氮是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素；氮属于固溶强化元素，氮的加入可以显著提高钢的高温拉伸强度。
[0016]12.硼:硼能够提高钢的高温抗拉强度，提高晶界稳定性；但是，硼容易在晶界偏析，影响钢的持久蠕变性能，因此必须限制硼含量。
[0017]与传统的Incoloy800系列合金相比，本发明的新型奥氏体不锈钢具有更加优异的高温拉伸强度、持久蠕变性能和高温抗氧化性。
【具体实施方式】
[0018]实施例:
材料 I (质量分数):0.077%C,0.47%Si,0.83%Mn,0.0029%S,0.0082%Ρ、29.73%NiU7.84%Cr、
0.39%Nb、2.03%Mo、2.73%A1、0.0086% B、0.016%N、余者为 Fe。
[0019]材料2(质量分数):0.095%C、0.46%S1、0.32%Μη、0.0041%S、0.009%Ρ、31.16%N1、18.37%Cr、
0.29%Nb、0.93%Mo、2.52%A1、0.0062% B、0.013%N、余者为 Fe。
[0020]材料采用真空炉冶炼，去冒口及钢锭底部进行锻造，锻造工艺为:加热温度1100°C，加热2小时，保温半小时，开锻温度1030°C，终锻温度960°C，然后在1060°C下进行固溶处理保温I小时后，水冷至室温。
本发明涉及的奥氏体不锈钢可以根据需要进行铸造或轧制成材，然后锻打，工艺为:加热温度1100°C，加热2小时，保温半小时，开锻温度1030°C，终锻温度960°C，合金经锻打成坯，然后经过机械加工成零件。
[0021]本发明的两个实施例中的奥氏体不锈钢及Incoloy800奥氏体不锈钢高温拉伸强度、持久极限强度和高温抗氧化性如表1所示。
[0022]表1实施例中的奥氏体不锈钢及InCOlOy800奥氏体不锈钢高温拉伸强度、
持久极限强度和高温抗氧化性对比
【权利要求】
1.一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢，其特征在于:所述组分按照质量分数计算，C ≤ 0.1 %，Si ≤ 0.5 %，Mn ≤ I %，Crl9~23 %，Ni28~33 %，Nb0.20~0.45 %，Mo0.90^2.10%, A12.51~3.02%, P ( 0.04%, S ^ 0.01%, N 0.010-0.15%, B0.ΟΟ1~Ο.010%,其余为Fe。
2.如权利要求1所述的一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢，其特征在于:0.077%C、0.47%S1、0.83%Μη、0.0029%S、0.0082%Ρ、29.73%N1、17.84%Cr、0.39%Nb、2.03%Mo、 2.73%A1、0.0086% B、0.016%N、余者为 Fe。
3.如权利要求1所述的一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢，其特征在于:0.095%C、0.46%S1、0.32%Μη、0.0041%S、0.009%P、31.16%N1、18.37%Cr、0.29%Nb、0.93%Mo、2.52%A1、0.0062% B、0.013%N、余者为 Fe。
4.如权利要求1所述的一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢的锻造方法，采用真空炉冶炼，去冒口及钢锭底部进行锻造，其特征在于锻造工艺为:加热温度1100°C，加热2小时，保温半小时，开锻温度1030°C，终锻温度960°C，然后在1060°C下进行固溶处理保温I小时后，水冷至室温。
5.如权利要求1所述的一种超(超)临界火电机组用新型奥氏体不锈钢的锻打方法，根据需要进行铸造或轧制成材，然后锻打，其特征在于锻打工艺为:加热温度110(TC，加热2小时，保温半小时，开锻温度1030°C，终锻温度960°C，合金经锻打成坯，然后经过机械加工成零件。
【文档编号】C22C30/00GK103774056SQ201410013684
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】程晓农, 李冬升, 郭顺, 戴起勋, 庄建新 申请人:江苏大学, 江苏银环精密钢管股份有限公司