CN106636975A - 一种耐高温抗氧化电阻用合金钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温抗氧化电阻用合金钢，其各组分的重量百分数如下：C0.1‑0.2％，Si0.6‑1.1％，Mn4.2‑8.6％，Cr16.8‑22.4％，P≤0.04％，S≤0.04％，V0.02‑0.08％，Nb0.05‑0.15％，Pb0.02‑0.06％，Al3.2‑4.6％，Ti0.2‑0.6％，Mo0.6‑1.2％，Cu6.8‑8.6％，Y0.2‑0.6％，Ni4.5‑8.5％，W0.12‑0.24％，稀土0.02‑0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了上述一种耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法。制备得到的电阻用合金钢具有优异的耐高温抗氧化性能。

Description

一种耐高温抗氧化电阻用合金钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金钢的技术领域，尤其涉及一种耐高温抗氧化电阻用合金钢及其制备方法。
背景技术
温度传感器在使用过程中，其中热敏电阻起着重要的作用，而热敏电阻是一种具有温度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度时，它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高，能够电流浪涌过大，温度过高时对电路起保护作用。
在工作电流下，产生的热量和散发的热量达到平衡电流可以正常通过，当过大电流通过时，元件产生大量的热量不能及时的散发出去，导致电阻迅速上升，限制了大电流通过，从而起到过流保护作用，但随着社会进步，新兴的电气设备需要更灵敏温度控制和调节。
而温度传感器中热敏电阻的使用材料大多为合金钢，现有技术中的合金钢的耐高温抗氧化性能无法满足实际使用过程中的需求，因此亟需设计一种耐高温抗氧化电阻用合金钢来解决现有技术中的问题。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种耐高温抗氧化电阻用合金钢及其制备方法。本发明通过对组分进行合理选择，制备得到的电阻用合金钢具有优异的耐高温抗氧化性能。
本发明提出的一种耐高温抗氧化电阻用合金钢，其各组分的重量百分数如下：C：0.1-0.2％，Si：0.6-1.1％，Mn：4.2-8.6％，Cr：16.8-22.4％，P≤0.04％，S≤0.04％，V：0.02-0.08％，Nb：0.05-0.15％，Pb：0.02-0.06％，Al：3.2-4.6％，Ti：0.2-0.6％，Mo：0.6-1.2％，Cu：6.8-8.6％，Y：0.2-0.6％，Ni：4.5-8.5％，W：0.12-0.24％，稀土：0.02-0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，Nb含量与Cr含量之比Nb/Cr以重量比计，满足0.002＜Nb/Cr＜0.009。
优选地，Si、Nb及Mo的合计含量(Si+Nb+Mo)与的含量之比(Si+Nb+Mo)/C以重量比计，满足6.25＜(Si+Nb+Mo)/C＜24.5。
优选地，W、Mo和V的合计含量(W+Mo+V)与C含量之比(W+Mo+V)/C以重量比计，满足3.7＜(W+Mo+V)/C＜15.2。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：0.12-0.18％，Si：0.7-1.0％，Mn：4.3-8.5％，Cr：16.9-22.3％，P≤0.03％，S≤0.03％，V：0.03-0.07％，Nb：0.08-0.12％，Pb：0.03-0.05％，Al：3.4-4.4％，Ti：0.3-0.5％，Mo：0.8-1.0％，Cu：6.9-8.5％，Y：0.3-0.5％，Ni：4.8-8.2％，W：0.14-0.22％，稀土：0.03-0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：0.15％，Si：0.85％，Mn：6.4％，Cr：19.6％，P:0.01％，S:0.01％，V：0.05％，Nb：0.10％，Pb：0.04％，Al：3.9％，Ti：0.4％，Mo：0.9％，Cu：7.7％，Y：0.4％，Ni：6.5％，W：0.18％，稀土：0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的一种耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、硅粉、锰块、铬锭、磷粉、硫粉、钒锭、铌锭、铅块、铝块、钛粉、钼锭、铜块、钇锭、镍粉和钨块进行熔炼，得到合金液，然后加入稀土进行变质处理；
S2、向S1中经过变质处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.1-0.2％，Si：0.6-1.1％，Mn：4.2-8.6％，Cr：16.8-22.4％，P≤0.04％，S≤0.04％，V：0.02-0.08％，Nb：0.05-0.15％，Pb：0.02-0.06％，Al：3.2-4.6％，Ti：0.2-0.6％，Mo：0.6-1.2％，Cu：6.8-8.6％，Y：0.2-0.6％，Ni：4.5-8.5％，W：0.12-0.24％，稀土：0.02-0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至880-980℃，保温3-5h，接着空冷至室温，然后升温至680-860℃，保温1-3h，然后继续升温至980-1250℃，保温12-24h，然后空冷至室温得到耐高温抗氧化电阻用合金钢。
优选地，S1中，熔炼的温度为850-950℃。
优选地，S1中，变质处理的温度为780-820℃。
本发明中Cr是非常重要的铁素体形成元素，可以提高材料的耐腐蚀、高温抗氧化性能。Ni是能稳定奥氏体的元素，也能提高不锈钢的耐蚀性，另外还有提高不锈钢塑韧性、延展性。Mo跟Cr一样也是铁素体的促进形成元素，它能十分明显地提高局部耐腐蚀性Si是强铁素体形成元素。Mn是能够扩大奥氏体区域的元素，同时Mn还能提高强度，但是Mn有个不足，就是Mn会促进σ相析出，会造成不锈钢的脆性增大。Cr元素提高了合金的强度和塑性，尤其在与Ni结合的效果尤为显著，但是对于Cr的含量有严格要求，本发明技术方案将Cr的含量控制为16.8-22.4％，再将其与Al及V配合，使其在合金中的作用得到加强，将锰含量控制在4.2-8.6％，脱氧效果好，削弱了合金的热脆性，经固溶处理后，使得合金具有良好的韧性。由于本发明的合金钢属于高铬系列合金钢，其抗氧化腐蚀的能力，一方面，该合金表面具有高致密度且与基体结合牢固的氧化铬氧化膜的保护，奥氏体是单晶体。随着温度的增高，奥氏体晶粒长大变粗，晶界总面积随之减少，体系内的自由能降低，金相结构更加稳定。另一方面，由于铬和镍的作用，使合金中晶粒电极电位升高，为正电位完全钝化，与此同时，因晶界的减少就减少了微电池的数目，从而使电化腐蚀的机率大大降低。一般认为，电化腐蚀是金属腐蚀的主要原因，而晶间腐蚀则是不锈钢的主要腐蚀形式。其磨蚀机理是晶界和晶粒之间在成份组织上的差别造成了电位差。晶粒成为大阴极区，晶界成为小阳极区，以致腐蚀沿晶界发展。电位差愈大，腐蚀也愈迅速，防止的根本措施是使晶粒与晶界的电位相等，电位差趋于零，这就是本发明合金钢抗氧化腐蚀的主要原因。本发明的电阻用合金钢具有优异的耐高温抗氧化性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明提出的一种耐高温抗氧化电阻用合金钢，其各组分的重量百分数如下：C：0.15％，Si：0.85％，Mn：6.4％，Cr：19.6％，P:0.01％，S:0.01％，V：0.05％，Nb：0.10％，Pb：0.04％，Al：3.9％，Ti：0.4％，Mo：0.9％，Cu：7.7％，Y：0.4％，Ni：6.5％，W：0.18％，稀土：0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
本发明的一种耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、硅粉、锰块、铬锭、磷粉、硫粉、钒锭、铌锭、铅块、铝块、钛粉、钼锭、铜块、钇锭、镍粉和钨块进行熔炼，熔炼的温度为850℃，得到合金液，然后加入稀土进行变质处理，变质处理的温度为820℃；
S2、向S1中经过变质处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.1％，Si：1.1％，Mn：4.2％，Cr：22.4％，P：0.04％，S：0.04％，V：0.02％，Nb：0.15％，Pb：0.02％，Al：4.6％，Ti：0.2％，Mo：1.2％，Cu：6.8％，Y：0.6％，Ni：4.5％，W：0.24％，稀土：0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至880℃，保温5h，接着空冷至室温，然后升温至680℃，保温3h，然后继续升温至980℃，保温24h，然后空冷至室温得到耐高温抗氧化电阻用合金钢。
实施例3
本发明的一种耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、硅粉、锰块、铬锭、磷粉、硫粉、钒锭、铌锭、铅块、铝块、钛粉、钼锭、铜块、钇锭、镍粉和钨块进行熔炼，熔炼的温度为950℃，得到合金液，然后加入稀土进行变质处理，变质处理的温度为780℃；
S2、向S1中经过变质处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.2％，Si：0.6％，Mn：8.6％，Cr：16.8％，P：0.02％，S：0.03％，V：0.08％，Nb：0.05％，Pb：0.06％，Al：3.2％，Ti：0.6％，Mo：0.6％，Cu：8.6％，Y：0.2％，Ni：8.5％，W：0.12％，稀土：0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至980℃，保温3h，接着空冷至室温，然后升温至860℃，保温1h，然后继续升温至1250℃，保温12h，然后空冷至室温得到耐高温抗氧化电阻用合金钢。
实施例4
本发明的一种耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、硅粉、锰块、铬锭、磷粉、硫粉、钒锭、铌锭、铅块、铝块、钛粉、钼锭、铜块、钇锭、镍粉和钨块进行熔炼，熔炼的温度为880℃，得到合金液，然后加入稀土进行变质处理，变质处理的温度为810℃；
S2、向S1中经过变质处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.12％，Si：1.0％，Mn：4.3％，Cr：22.3％，P：0.015％，S:0.001％，V：0.03％，Nb：0.12％，Pb：0.03％，Al：4.4％，Ti：0.3％，Mo：1.0％，Cu：6.9％，Y：0.5％，Ni：4.8％，W：0.22％，稀土：0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至890℃，保温4.5h，接着空冷至室温，然后升温至690℃，保温2.5h，然后继续升温至985℃，保温22h，然后空冷至室温得到耐高温抗氧化电阻用合金钢。
实施例5
本发明的一种耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、硅粉、锰块、铬锭、磷粉、硫粉、钒锭、铌锭、铅块、铝块、钛粉、钼锭、铜块、钇锭、镍粉和钨块进行熔炼，熔炼的温度为920℃，得到合金液，然后加入稀土进行变质处理，变质处理的温度为790℃；
S2、向S1中经过变质处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.18％，Si：0.7％，Mn：8.5％，Cr：16.9％，P：0.025％，S:0.028％，V：0.07％，Nb：0.08％，Pb：0.05％，Al：3.4％，Ti：0.5％，Mo：0.8％，Cu：8.5％，Y：0.3％，Ni：8.2％，W：0.14％，稀土：0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至970℃，保温3.5h，接着空冷至室温，然后升温至850℃，保温1.5h，然后继续升温至1245℃，保温14h，然后空冷至室温得到耐高温抗氧化电阻用合金钢。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐高温抗氧化电阻用合金钢，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.1-0.2％，Si：0.6-1.1％，Mn：4.2-8.6％，Cr：16.8-22.4％，P≤0.04％，S≤0.04％，V：0.02-0.08％，Nb：0.05-0.15％，Pb：0.02-0.06％，Al：3.2-4.6％，Ti：0.2-0.6％，Mo：0.6-1.2％，Cu：6.8-8.6％，Y：0.2-0.6％，Ni：4.5-8.5％，W：0.12-0.24％，稀土：0.02-0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢，其特征在于，Nb含量与Cr含量之比Nb/Cr以重量比计，满足0.002＜Nb/Cr＜0.009。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢，其特征在于，Si、Nb及Mo的合计含量(Si+Nb+Mo)与的含量之比(Si+Nb+Mo)/C以重量比计，满足6.25＜(Si+Nb+Mo)/C＜24.5。
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢，其特征在于，W、Mo和V的合计含量(W+Mo+V)与C含量之比(W+Mo+V)/C以重量比计，满足3.7＜(W+Mo+V)/C＜15.2。
5.根据权利要求1-4任一项所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.12-0.18％，Si：0.7-1.0％，Mn：4.3-8.5％，Cr：16.9-22.3％，P≤0.03％，S≤0.03％，V：0.03-0.07％，Nb：0.08-0.12％，Pb：0.03-0.05％，Al：3.4-4.4％，Ti：0.3-0.5％，Mo：0.8-1.0％，Cu：6.9-8.5％，Y：0.3-0.5％，Ni：4.8-8.2％，W：0.14-0.22％，稀土：0.03-0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1-5任一项所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.15％，Si：0.85％，Mn：6.4％，Cr：19.6％，P:0.01％，S:0.01％，V：0.05％，Nb：0.10％，Pb：0.04％，Al：3.9％，Ti：0.4％，Mo：0.9％，Cu：7.7％，Y：0.4％，Ni：6.5％，W：0.18％，稀土：0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、硅粉、锰块、铬锭、磷粉、硫粉、钒锭、铌锭、铅块、铝块、钛粉、钼锭、铜块、钇锭、镍粉和钨块进行熔炼，得到合金液，然后加入稀土进行变质处理；
S2、向S1中经过变质处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.1-0.2％，Si：0.6-1.1％，Mn：4.2-8.6％，Cr：16.8-22.4％，P≤0.04％，S≤0.04％，V：0.02-0.08％，Nb：0.05-0.15％，Pb：0.02-0.06％，Al：3.2-4.6％，Ti：0.2-0.6％，Mo：0.6-1.2％，Cu：6.8-8.6％，Y：0.2-0.6％，Ni：4.5-8.5％，W：0.12-0.24％，稀土：0.02-0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至880-980℃，保温3-5h，接着空冷至室温，然后升温至680-860℃，保温1-3h，然后继续升温至980-1250℃，保温12-24h，然后空冷至室温得到耐高温抗氧化电阻用合金钢。
8.根据权利要求7所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，其特征在于，S1中，熔炼的温度为850-950℃。
9.根据权利要求7或8所述的耐高温抗氧化电阻用合金钢的制备方法，其特征在于，S1中，变质处理的温度为780-820℃。
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