CN1029485C - 一种高温炉用耐热钢 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金钢领域。主要适用于900～1200℃范围内工作的各种耐热构件。其化学成分(重量%)为：C0.08～0.25%，Si0.8～2.0%，Mn0.8～1.9%，Ni6.0～15.0%；Cr21.0～25.0%，N0.20～0.30%，RE0.001～0.15%，Mg0.0005～0.10%，Zr0.001～0.20%，Ca≤0.01%，余为Fe。本发明经冶炼、锻轧后，可加工成各种板管丝带材，也可直接浇铸成铸件。本发明不仅具有较高的高温强度和优异的抗氧化性能，而且成本低廉。
Description
本发明属于合金钢领域。主要适用于900～1200℃温度范围内工作的各种耐热构件。
在现有技术中，在900～1200℃温度工作的耐热构件大部分采用高铬镍奥氏体钢或镍基合金，如Cr25Ni20、Cr18Ni25Si2、Cr21Ni32AlTi、Inconel600等。但由于这些钢或合金中均含有较高的镍等贵重元素，故价格昂贵。为了降低材料价格和提高合金的抗氧化性能和其工艺性能，国际上又先后开发了一些其它类型的耐热钢。如日本专利JP61-183452，它主要是针对CaSO4高温腐蚀用的材料。但其锰含量较高。作为用耐热钢，在较高的温度下使用，对抗氧化不利;JP60-211054是为了解决钢的热加工性能而设计的，其硫含量要求很低（＜0.002%），给冶炼工艺带来一定的困难;有的则仍含有较高的镍。这些均在实际应用中受到了限制。
本发明的目的在于提供一种廉价的、且冷热加工性能良好的高温炉用耐热钢。
根据上述目的，本发明所采取的主要技术方案是：较大降低镍含量，适当减少铬含量，同时加入氮、锰、硅、稀土、钙、锆等元素，实行综合强化，有效地提高高温强度和高温抗氧化性能。
本发明的具体化学成分（重量%）为：C0.08～0.25%，Si0.8～2.0%，Mn0.8～1.9%，Ni6.0～15.0%，Cr21.0～25.0%，N0.20～0.30%，RE0.001～0.15%，Mg0.0005～0.10%，Zr0.001～0.20%，Ca≤0.01%，余为Fe。
各元素的作用及配比依据如下：
碳和氮是强烈的奥氏体形成元素。为了适当节约贵重元素镍，又仍能获得奥氏体组织，保持足够高的高温强度，本发明在钢中加入氮，并适当提高了碳的含量，保留一定的镍含量，氮控制在0.20～0.30%，碳0.08～0.25%，镍控制在6～15%。
稀土、碱土金属及锆的加入，进一步净化了晶界，减少了晶界上富集的有害元素，强化了晶界，有利于提高高温抗氧化性能和高温强度。由于氮、碳、稀土等元素的综合强化作用，使钢在较高的温度下仍有较好的高温蠕变强度。
钢中加入较高的铬和一定量的硅，是为了使钢在900～1200℃范围内仍具有良好的抗氧化性能。其中铬控制在21～25%，Si0.8～2.0%。当Si含量大于2%时，将对机械性能及时效性能带来不利的影响。
锰对抗氧化性能不利，为保证其性能，锰控制在＜2%。
钢中加入微量的稀土元素，还能改善氧化皮的粘附性，同时，在铬、硅和稀土元素的复合作用下，保证该钢具有良好的搞氧化性。又稀土和碱土金属的加入，改善了钢的热加工性能，提高了钢的成材率。
本发明可采用电炉或非真空感应炉冶炼，钢水浇铸成钢锭后，经热轧或锻造，可加工成各种板、管、丝、带等产品;也可经冶炼后，直接浇铸成铸件，供用户使用。
与现有技术相比，本发明不仅具有较高的高温强度，而且还具有优异的抗氧化性能，同时，成本还低廉。表1为本发明与现有技术的性能对比。结果表明虽然本发明钢的合金元素（铬、镍等）含量不高，但具有较高的高温拉伸强度、持久强度及优良的抗氧化性能;微量稀土与相关元素的综合作用对改善钢的抗氧化性（特别是氧化膜的粘附性）及高温强度发挥了重要作用。
实施例
根据上述所设计的化学成分范围，在高频感应炉上冶炼了3炉本发明钢种，其具体化学成分如表2所示。钢水浇铸成锭，并经锻造制成棒材，加工成试样，进行室温及高温性能试验，以及氧化性能试验;试验结果分别列入了表3和表4。
表1.本发明与现有技术性能对比
钢号 对比钢号
对比项目 Cr25Ni20 Cr21Ni32AlTi 本发明
（AISI310） （Incolog800H）
高 σMPa 40.38 46.26 57.62
温 1100℃ δ% 77.7 66.2 70.6
瞬 ψ% 98.4 74.9
时 σMPa 25.58 26.75 32.63
强 1200℃ δ% 67.9 72.0 113.6
度 ψ% 62.7 98.5 74.1
持 900℃在 34.3MPa 28.5 47 64
久 下列应力 24.5MPa 83.1 221 459
强 下的断裂 14.7MPa 746 1506 4264
度 时间（小时）
抗 1200℃24小时一周期
氧性 4-5个周期的氧化增重 0.56 ＞1.2 0.45
化能 速度g/m·h
表2实施例的化学成分（重量%）
炉号 C Si Mn Cr Ni N RE Mg Ca Zr Fe
1 0.21 1.47 1.0 23.76 8.64 0.23 0.024 0.0006 0.0005 0.14 余
2 0.08 1.26 1.2 20.63 11.52 0.24 0.008 0.007 - 0.002 余
3 0.15 1.44 1.26 23.41 13.35 0.20 0.09 0.001 0.001 0.010 余
表3实施例力学性能试验结果
拉伸性能 室温冲
批 室温 1100℃ 1200° 击韧性
号 σδψ σδψ σδψ ak
MPa % % MPa % % MPa % % J/cm2
1 870 45.0 70.0 54.3 110 69.5 32.6 113.6 74.1 296.7
2 756 53.4 65.7 57.6 62.2 78.1 23.1 116.7 79.4 335.2
3 734 51.2 69.8 50.4 50.4 45.0 30.4 94.2 72.8 345.0
表4实施例1100℃温度下氧化试验结果
（24小时一个循环，共进行5个循环）
下列时间下的氧化增重速度g/m2·h
炉号 24小时 48小时 72小时 96小时 120小时
1 0.5969 0.3222 0.2536 0.1056 0.1109
2 0.5945 0.2654 0.2919 0.2335 0.0849
3 0.6157 0.2229 0.2229 0.2070 0.0548
Claims (2)
1、一种高温炉用耐热钢，含有Si、Mn、Ni、Cr、N元素，其特征在于该钢的化学成分(重量%)为：C0.08～0.25%，Si0.8～2.0%，Mn0.8～1.9%，Ni6.0～15.0%；Cr21.0～25.0%，N0.20～0.30%，RE0.001～0.15%，Mg0.0005～0.10%，Zr0.001～0.20%，余为Fe。
2、根据权利要求1所述的耐热钢，其特征在于化学成分（重量%）中，还有Ca≤0.01%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 94100969 CN1029485C (zh) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 一种高温炉用耐热钢 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 94100969 CN1029485C (zh) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 一种高温炉用耐热钢 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1092476A CN1092476A (zh) | 1994-09-21 |
| CN1029485C true CN1029485C (zh) | 1995-08-09 |
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ID=5029963
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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| CN100406608C (zh) * | 2005-04-18 | 2008-07-30 | 张光华 | 超强型耐热钢 |
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1994
- 1994-02-07 CN CN 94100969 patent/CN1029485C/zh not_active Expired - Fee Related
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