专利名称：一种炉用耐热铬钢的制作方法
专利说明 本发明属铬系耐热钢，特别是涉及一种使用温度在900～1000℃的铬系无镍炉用耐热钢。
常用的工作在900～1000℃范围内的耐热钢主要分为铁素体-珠光体及奥氏体两大类，前者以Cr17，Cr28为代表，后者以3Cr18Mn12Si2N，(以下简称Cr-Mn-N钢)，Cr18Ni25Si2为代表。它们都属于铬系耐热钢。铁素体-珠光体类耐热钢应用合金元素少，成本低廉，但存在高温强度低，有高温脆化倾向，焊接性能较差等缺点。奥氏体类耐热钢虽然高温强度高，脆化倾向小，有良好的热加工及焊接性能，但使用大量合金元素而使成本高昂，不易广泛推广使用。
Cr17耐热钢高温强度很低，不能满足多数耐热件的要求。另外，该钢种在高温下长期使用时，易产生脆化倾向，特别是900℃以上晶粒长大脆化，由此产生较严重的时效脆性。苏联专利Su836 196～81用少量Ti，Nb，Re改善常温冲击韧性，得到常温冲击值为24.5～34.3J/cm2，但并未考虑改善高温脆性与高温强度。
Cr17类耐热钢由于含碳量低，铬量高，使钢水流动性差，冷隔夹杂铸造缺陷严重，浇注温度甚高，增加了熔炼时电能与耐火材料的消耗，所以该类钢较少应用于耐热铸件。
本发明地目的是改善Cr17铁素体-珠光体类耐热钢高温强度低，高温脆化现象严重的缺点，研制一种性能好，容易熔炼与铸造，成本低廉的耐热钢，使其接近或达到奥氏体钢的性能。可广泛应用在900～1000℃温度下的各种炉用耐热铸件。
本发明通过提高含碳量改善高铬钢的高温强度。用提高含碳量并加入一定量的稀土元素，有效抑止900℃以上晶粒长大现象，同时提高钢的流动性，改善铸造性质。加入稀土元素压低含锰量以提高钢的抗氧化性。此外，在要求更高的工作条件下，可加入少量的钼，进一步提高高温强度与热疲劳性能。加入少量的钛以改善焊接性能。
本发明的耐热铬钢的化学成份是(重量百分比) C0.6～1.0%，Si1.4～2.0%，Mn≤0.6%，S≤0.035%，P≤0.045%，Cr15.0～19.0%，Re0.03～0.1%，余为铁。
在对热疲劳性能，高温强度，焊接性能要求更高的条件下，可再补入以下合金成份(重量百分比)Mo02～0.8%，Ti0～0.3%。
确定上述成份范围的理由是 碳，碳可以明显改善高温强度，当C＞0.6%时，900℃的高温短时抗拉强度由原来的30N/mm2提高到90N/mm2，如果再加Mo0.4～0.6%，抗拉强度可提高到100～125N/mm2，从而达到Cr-Mn-N奥氏体钢127N/mm2的水平。
提高含碳量还可明显阻止高温晶粒长大倾向，把碳提高到0.7%，并加入一定量的稀土元素，在900～950℃下长期工作晶粒不再长大，铸态组织中也不再出现铬钢特有的粗大晶粒，因此本发明钢时效脆性不敏感。
表1示出本发明钢与Cr17、Cr-Mn-N耐热钢的时效脆性。
表1
本发明钢铸态冲击值虽不很高，但经长期时效后，无晶粒长大倾向，由于碳化物园钝化，冲击韧性略有升高。但是当C＞1.0%后，常温冲击值明显降低，为5.9～12J/cm2，不能满足多数耐热铸件的要求。
稀土，加入稀土元素在于提高钢的抗氧化性，细化晶粒，提高流动性。稀土元素可采用混合稀土，也可采用硅稀土合金。当混合稀土加入量为0.1～0.3%，(残留稀土量0.03～0.1%)，抗氧化性可提高30%。
表2示出本发明钢与Cr-Mn-N耐热钢的抗氧化性对比。
表2
钼、钛，加入少量的钼可以明显改善钢的高温强度及热疲劳性能，当Mo＞1%时，性能增加逐渐不明显，因此钼含量以0.2～0.8%为宜。钢中加入适量的钛，其作用在于抑止焊缝晶粒长大造成的脆性。
硅，加入硅可提高抗氧化性，当硅＜1.4%时，钢的抗氧化性明显降低，当硅＞2.0%时，钢的冲击韧性明显降低，故硅的含量以1.4～2.0%为宜。
锰，硫，磷，对于本发明钢，这三种元素都是作为杂质控制的，尽量减少它们的含量可以进一步改善钢的韧性和抗氧化性。
表3示出本发明钢与Cr17，Cr-Mn-N耐热钢的常温机械性能。
本发明钢明显改善Cr17耐热钢的高温强度，时效脆性及铸造性能，常温及高温性能接近或超过奥氏体3Cr18Mn12Si2N钢，具有良好的铸造性能及耐磨性，成本不到3Cr18Mn12Si2N钢的2/3，可用于电炉底板，退火炉料筐，渗碳罐，烧结机篦条，锅炉及水泥窑等耐热件，其使用寿命可达到3Cr18Mn13Si2N钢的水平。经济效益和社会效益显著。
表3
实施例熔炼在感应电炉中进行。用废钢、生铁、中低碳铬铁配料，熔清后加钼铁。过热温度至1550～1600℃时加入硅铁，钛铁和硅稀土合金即可出钢。钢的化学成份如下(重量%) C0.69%，Si1.5%，Mn0.40%，P0.041%，S0.028%，Cr17.1%，Re0.04%，Ti0.1%，Mo0.4%，余为Fe。
权利要求
1、一种炉用耐热铬钢，其特征在于该耐热钢的化学成份为(重量百分比)C0.6～1.0%，Si1.4～2.0%，Mn≤0.6%，S≤0.035%，P≤0.045%，Cr15.0～19.0%，Re0.03～0.1%，余量为Fe。
2、根据权利要求1所述的耐热铬钢，其特征在于该耐热钢可再补入以下合金成份(重量百分比)Mo0.2～0.8%，TiO～0.3%。
全文摘要
本发明属铬系炉用耐热钢。该耐热钢改善Cr17铁素体-珠光体类耐热钢高温强度低，高温脆化现象严重等缺点，具有较高的抗氧化性、耐磨性和较好的流动性和铸造性能，常温或高温下的机械性能达到或接近3Cr18Mn12Si2N奥氏体钢的性能。该耐热钢成本低廉，熔铸简单，其铸件使用寿命长，可广泛地用于900～1000℃下的电炉、渗碳炉、锅炉、水泥窑炉，烧结机箅条等耐热构件，经济效益和社会效益显著。
文档编号C23C16/511GK1037931SQ89100618
公开日1989年12月13日 申请日期1989年2月1日 优先权日1988年2月1日
发明者杨士浩 申请人:山东工业大学