CN102011066A - 一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢 - Google Patents
一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102011066A CN102011066A CN 201010586558 CN201010586558A CN102011066A CN 102011066 A CN102011066 A CN 102011066A CN 201010586558 CN201010586558 CN 201010586558 CN 201010586558 A CN201010586558 A CN 201010586558A CN 102011066 A CN102011066 A CN 102011066A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- austenitic stainless
- resistant
- oxidation
- creep
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910019590 Cr-N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019588 Cr—N Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N azane;chromium Chemical compound N.[Cr] SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RRZKHZBOZDIQJG-UHFFFAOYSA-N azane;manganese Chemical compound N.[Mn] RRZKHZBOZDIQJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明属于耐热奥氏体不锈钢，特指一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢，其特征在于：所述组分按照质量分数计算，C≤0.05％，Si≤0.3％0，Mn10.0~12.0％，P≤0.04％，S≤0.01％，Ni3.5~4.5％，Cr17.50~19.50％，Nb0.25~0.35％，Cu2.5~3.5％，N0.15~0.20％，B0.001~0.01％，其余为Fe。本发明的奥氏体不锈钢的Ni含量比Super304H低5％左右，每吨材料节省镍50公斤，成本会降低1万余元。本发明材料平均抗拉强度为700MPa，延伸率为39％，而Super304规定值为抗拉强度大于550MPa，延伸率大于35％，在保证奥氏体不锈钢组织稳定的前提下，降低成本但不降低材料的蠕变性能和抗氧化性能。
Description
技术领域
本发明属于耐热奥氏体不锈钢，特指一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢，具有良好的抗蠕变性能，良好的抗高温氧化性能，主要用于火电机组中的传热管、换热器等部件。
背景技术
超（超）临界火电机组的参数决定着火力发电机组的效率，参数越高，机组效率越高。高参数的超（超）临界火电机组不仅可以节约大量的一次能源，还可以大量减少SOx、NOx、CO2的排放，减少对人类生存环境的污染。机组参数的提高，受制于材料的开发与制造，所以研制新型不锈钢材料对提高机组参数具有重要意义。当前超（超）临界火电机组奥氏体不锈钢镍含量较高，如火电机组广泛使用的Super304H奥氏体不锈钢，Ni含量在10％左右，成本居高不下，而用氮和锰复合合金化代替昂贵的镍是一个引人注目的研究，许多研究表明，无镍的Fe-Mn-Cr-N系奥氏体不锈钢有潜力代替传统的Fe-Ni-Cr系不锈钢。火电机组用奥氏体不锈钢经常在氧化性气氛的高温、高压环境中（炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31MPa被称为超超临界）长期使用，所以要求既要具有高温蠕变强度，又要有良好的抗氧化性能。而良好的抗氧化性能是保证高温蠕变强度和延长使用寿命的前提，因此材料表面抗氧化性是也是此类材料使用寿命和安全可靠性的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种在保证奥氏体不锈钢组织稳定的前提下，降低成本但不降低材料的蠕变性能和抗氧化性能的奥氏体不锈钢。
本发明的材料成分见表1
表1 一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢成分（质量分数/ %）
本发明降低了C含量，可以降低晶界析出Cr23C6的可能性，能减小晶界腐蚀敏感性。
加入质量分数为10.0~12.0％的Mn，降低材料成本，稳定奥氏体组织。
加入质量分数为3.5~4.5％的Ni，提高奥氏体组织稳定性。
加入质量分数0.25~0.35％的Nb，Nb和N主要能形成稳定的NbN、Nb（C，N）等第二相，起细化晶粒和沉淀强化的作用。
加入质量分数2.5~3.5％的Cu，Cu元素能形成共格的偏聚相起强化作用，另外可降低钢的冷加工硬化率，改善钢的塑性成形性。
加入质量分数0.15~0.20％的N，可以提高材料的强度，而且不降低材料的塑性。
本发明的奥氏体不锈钢的Ni含量比Super304H低5％左右，每吨材料节省镍50公斤，成本会降低1万余元。
本发明材料平均抗拉强度为700MPa，延伸率为39％，而Super304规定值为抗拉强度大于550MPa，延伸率大于35％。
测试了本发明材料的持久强度，经拟合外推，并和实测的Super304H进行比较，具体结果见表2。
表2 实测数据拟合后的持久强度
本发明材料在700℃下100 h氧化膜表面完整，氧化膜致密，氧化层表面存在规则的晶体状颗粒，见图1。在700℃和800℃的氧化曲线遵循抛物线氧化规律，根据平均氧化速度的评级标准，在此温度下钢“完全抗氧化”。氧化性能与Super304H相近，见图2。
附图说明
图1本发明材料700℃氧化100h后表面形貌图；
图2本发明材料在在700℃和800℃的氧化动力学曲线图；
图3本发明材料金相组织图 。
具体实施方式
本发明采用真空感应熔炼炉（ZG-0.05）熔炼，先将配比好的原料加入炉中熔化和精炼，并根据氮在钢中的溶解特性，控制炉内气氛压力，分别分批加入氮的合金化合物（包括氮化铬、氮化锰等氮化物），加入脱杂原料，在浇注前控制浇注温度，避免钢中气体上浮形成气孔。
本发明冶炼所得奥氏体不锈钢经以下加工和热处理工艺：
热加工：钢锭在1100℃±10℃均匀化处理2小时，开坯并锻成钢板，终锻温度为950℃。钢板尺寸为400mm×200mm×20mm；
热处理：1100℃±5℃固溶处理20分钟，水冷至室温，所得组织为单相奥氏体，见图3。
发明材料的力学性能严格按照国家标准执行，要求抗拉强度大于550MPa，延伸率大于35％。
根据本发明所设定的成分范围，在50公斤真空感应炉内冶炼了5炉奥氏体不锈钢，其具体化学成分见表3所示。并按以上加工和热处理规范进行加工。
表3 真空感应炉冶炼的奥氏体不锈钢化学成分
所有测试力学性能的试样按轧制方向取样，经以上热处理后测得奥氏体不锈钢的力学性能，其抗拉强度和延伸率均大于Super304H的规定值，实测得持久强度指标也好于Super304H的实测值。从实施结果可以看出，本发明的奥氏图不锈钢的力学性能已经超过Super304H，抗氧化性能已达到Super304H水平。
Claims (2)
1.一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢，其特征在于：所述组分按照质量分数计算，
C≤0.05％，Si≤0.3％0，Mn 10.0~12.0％，P≤0.04％，S≤0.01％，Ni 3.5~4.5％，Cr17.50~19.50％，Nb 0.25~0.35％，Cu 2.5~3.5％，N 0.15~0.20％，B 0.001~0.01％，其余为Fe。
2.如权利要求1所述的一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢，其特征在于：所述奥氏体不锈钢平均抗拉强度为700MPa，延伸率为39％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010586558 CN102011066A (zh) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010586558 CN102011066A (zh) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102011066A true CN102011066A (zh) | 2011-04-13 |
Family
ID=43841392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010586558 Pending CN102011066A (zh) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 一种抗蠕变抗氧化的奥氏体不锈钢 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102011066A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104561821A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-04-29 | 江苏大学 | 奥氏体系不锈钢及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS505971B1 (zh) * | 1970-05-12 | 1975-03-10 | ||
| US20070098588A1 (en) * | 2005-11-03 | 2007-05-03 | Daido Steel Co., Ltd. | High-nitrogen austenitic stainless steel |
| WO2010098506A1 (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-02 | 日本冶金工業株式会社 | 高Mnオーステナイト系ステンレス鋼と服飾用金属部品 |
-
2010
- 2010-12-14 CN CN 201010586558 patent/CN102011066A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS505971B1 (zh) * | 1970-05-12 | 1975-03-10 | ||
| US20070098588A1 (en) * | 2005-11-03 | 2007-05-03 | Daido Steel Co., Ltd. | High-nitrogen austenitic stainless steel |
| WO2010098506A1 (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-02 | 日本冶金工業株式会社 | 高Mnオーステナイト系ステンレス鋼と服飾用金属部品 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《江苏大学学报》 20100930 李丹等 Cr18Ni3Mn11Cu3NbN不锈钢组织和性能分析 第549页-第552页 第31卷, 第5期 2 * |
| 《金属热处理》 20101031 陈祖伟等 Cr18Ni9Cu3NbN奥氏体不锈钢的性能研究 第52-55页 第35卷, 第10期 2 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104561821A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-04-29 | 江苏大学 | 奥氏体系不锈钢及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Improvement of high-temperature oxidation resistance and strength in alumina-forming austenitic stainless steels | |
| CN101935807B (zh) | 一种含稀土钇的节镍型奥氏体耐热不锈钢及其制备方法 | |
| CN104711493B (zh) | 节镍型含稀土及钡双相不锈钢合金材料及其制备方法 | |
| CN101476088B (zh) | 一种核用压力容器用R17Cr1Ni3Mo钢及其制备方法 | |
| CN103498076B (zh) | 一种低膨胀抗氧化Ni-Fe-Cr基高温合金及其制备方法 | |
| CN104593692B (zh) | 一种具有优异高温综合性能的耐热铸造奥氏体不锈钢 | |
| CN108642409A (zh) | 一种耐腐蚀超级奥氏体不锈钢及其制造工艺 | |
| MX2013014113A (es) | Aleacion de hierro-cromo-aluminio resistente al calor con baja velocidad de vaporacion de cromo y resistencia elevada al calor. | |
| CN113528953B (zh) | 一种耐液态铅/铅铋腐蚀的马氏体耐热钢 | |
| CN106244940A (zh) | 一种铬锰氮系奥氏体耐热钢及其制备方法 | |
| CN106893893A (zh) | 一种高强低膨胀高温合金 | |
| CN108642373A (zh) | 一种高温抗氧化奥氏体耐热钢及其制备工艺 | |
| CN105154793B (zh) | 一种高强度、高耐蚀双相耐热钢 | |
| CN100510145C (zh) | 一种Ca加RE复合变质处理的高强耐候钢及其制备方法 | |
| CN112458369A (zh) | 一种析出强化型铁素体耐热钢及其制备方法 | |
| CN115896611B (zh) | 一种奥氏体-铁素体双相耐热钢及其制备方法和应用 | |
| CN101818298B (zh) | 一种耐蚀中硅钼镍钴球墨铸铁合金 | |
| CN102268603A (zh) | 一种高铝铁素体耐热钢 | |
| CN103774056A (zh) | 一种超（超）临界火电机组用新型奥氏体不锈钢 | |
| CN107904520A (zh) | 一种双相不锈钢合金材料及其制造方法 | |
| CN109023001B (zh) | 一种高强抗氧化Ni-Cr-Fe基耐热合金 | |
| CN104018029B (zh) | 一种含稀土的高铁镍铁基双相合金 | |
| CN103741065A (zh) | 一种抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢 | |
| CN103320706B (zh) | 一种双稀土改性耐热钢及其制备方法 | |
| CN106939392A (zh) | 一种用于铸造汽车排气歧管的材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110413 |