CN110423951A - 一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法 - Google Patents

一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110423951A
CN110423951A CN201910821354.5A CN201910821354A CN110423951A CN 110423951 A CN110423951 A CN 110423951A CN 201910821354 A CN201910821354 A CN 201910821354A CN 110423951 A CN110423951 A CN 110423951A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
resistance
austenite heat
series austenite
resistance stainless
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
Application number
CN201910821354.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王东生
周杏花
刘玥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongling University
Original Assignee
Tongling University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongling University filed Critical Tongling University
Priority to CN201910821354.5A priority Critical patent/CN110423951A/zh
Publication of CN110423951A publication Critical patent/CN110423951A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
    • C23C8/14—Oxidising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/16—Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • C23C8/18—Oxidising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F17/00—Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25

Abstract

本发明涉及一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其制备方法是：首先在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢；再对其表面进行预处理，预处理后将其进行激光熔凝，使Al上浮到熔池上部，在熔凝层中将形成Al含量上高下低；最后在高温环境下进行预氧化处理后能够在Cr系奥氏体不锈钢表面形成类似于Al系耐热不锈钢那样连续致密的Al2O3保护膜，进而提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能。本发明通过在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加少量的铝，并通过激光熔凝技术，使Cr系奥氏体耐热不锈钢表面包覆一层致密的氧化铝保护层，从而提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能。

Description

一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法
技术领域
本发明属于耐高温不锈钢技术领域，具体涉及一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法。
背景技术
奥氏体耐热不锈钢是能源、化工等工业生产中耐高温器件的主要原料之一，其中，耐高温器件需要承受约600～900℃的高温环境。传统Cr系奥氏体耐热不锈钢因其表面形成的Cr2O3膜而对基体实现有效保护，但由于在含水蒸气的环境中Cr2O3易于和水蒸气形成不稳定的或挥发性的含Cr氢氧化物，严重地恶化了Cr2O3层的稳定性，从而制约了Cr系(高Cr)不锈钢在许多高温环境的使用。相比Cr2O3而言，Al2O3的生长速率更低，热力学稳定性更好，在水蒸气环境中具有远低于Cr2O3形成易挥发性氢氧化物的速率和易氧化速率。因此Al系(高Al)耐热不锈钢表面的Al2O3膜比Cr系耐热不锈钢表面的Cr2O3膜有更好的长效高温防护功能。但要形成连续致密的Al2O3膜，Al系耐热不锈钢中含Al量质量百分计要达到4％～6％，而为了维持合金能够形成单相奥氏体组织，又需要在合金中加入非常高含量的Ni(质量百分计>25％～30％)，这将直接导致合金成本的大幅度上升，另外虽然Al系(高Al)耐热不锈钢抗高温性能较好，但其高温蠕变强度不足。
因此，开发和设计一种能够具有Al系不锈钢的耐高温性能，且在生产成本上不会提高的Cr系奥氏体耐热不锈钢的方法具有重要的经济、社会和现实意义。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种方法简单，设计合理的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S3后还设置有步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作。
作为本发明的进一步优化方案，所述预氧化操作为：在温度为600-1000℃下，空气加5-10％的水蒸气中经50-100h恒温氧化。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S1中的掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢中，按百分比计，各组分为：17-25％的Cr，11-20％的Ni，1-2％的Al，0-1％的C，0-1％的Ti，0-1％的Nb，0-2％的Mo，0-2％的Si，0-0.5％的混合元素，余量为Fe。
作为本发明的进一步优化方案，所述混合元素为B、Zr、Mg等微量元素和稀土元素中的一种或几种的混合。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S2中预处理操作具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S3中激光熔凝操作中的激光功率为300-2000w，光斑直径为0.5-3mm，扫描速度为100-600mm/min，保护气体为氮气或氩气，且保护气体的流量为5-20L/min。
一种根据上述任一所述方法制备而成的Cr系奥氏体耐热不锈钢。
本发明的原理：在掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢中，由于Al密度低，在激光熔凝过程中Al将上浮到熔池上部，在熔凝层中将形成Al含量上高下低，表面高Al含量的梯度分布，同时形成晶粒细小的快速熔凝组织，这是由于铝的选择性氧化，其在高温环境下能够在表面形成类似于Al系(高Al)耐热不锈钢那样连续致密的Al2O3保护膜，从而提高Cr系奥氏体耐热不锈钢在高温环境下的抗氧化性能。
本发明的有益效果在于：本发明通过在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加少量的铝，并通过激光熔凝技术，使Cr系奥氏体耐热不锈钢表面包覆一层致密的氧化铝保护层，从而提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：17-25％的Cr，11-20％的Ni，1-2％的Al，0-1％的C，0-1％的Ti，0-1％的Nb，0-2％的Mo，0-2％的Si，0-0.5％的混合元素，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理，具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作，其中激光功率为300-2000w，光斑直径为0.5-3mm，扫描速度为100-600mm/min，保护气体为氮气或氩气，且保护气体的流量为5-20L/min；
步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作，具体为在温度为600-1000℃下，空气加5-10％的水蒸气中经50-100h恒温氧化。
需要说明的是，所述混合元素为B、Zr、Mg等微量元素和稀土元素中的一种或几种的混合。
实施例2
一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：17％的Cr，11％的Ni，1％的Al，1％的C，1％的Ti，1％的Nb，2％的Mo，2％的Si，0.5％的混合元素，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理，具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作，其中激光功率为2000w，光斑直径为3mm，扫描速度为600mm/min，保护气体为氩气，且保护气体的流量为20L/min；
步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作，具体为在温度为600℃下，空气加5％的水蒸气中经100h恒温氧化。
需要说明的是，所述混合元素为微量元素B。
实施例3
一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：20％的Cr，15％的Ni，1.5％的Al，0.5％的C，0.5％的Ti，0.5％的Nb，1％的Mo，1％的Si，0.25％的混合元素，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理，具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作，其中激光功率为1500w，光斑直径为2mm，扫描速度为400mm/min，保护气体为氮气，且保护气体的流量为15L/min；
步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作，具体为在温度为800℃下，空气加8％的水蒸气中经80h恒温氧化。
需要说明的是，所述混合元素为微量元素Zr。
实施例4
一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：25％的Cr，20％的Ni，1％的Al，1％的C，0.25％的Ti，0.5％的Mo，0.5％的Si，0.5％的混合元素，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理，具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作，其中激光功率为1000w，光斑直径为1.5mm，扫描速度为300mm/min，保护气体为氮气，且保护气体的流量为10L/min；
步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作，具体为在温度为1000℃下，空气加5％的水蒸气中经50h恒温氧化。
需要说明的是，所述混合元素为微量元素Mg。
实施例5
一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：20％的Cr，15％的Ni，2％的Al，1％的C，1％的Ti，1％的Mo，1％的Si，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理，具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作，其中激光功率为800w，光斑直径为0.5mm，扫描速度为200mm/min，保护气体为氩气，且保护气体的流量为5L/min；
步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作，具体为在温度为800℃下，空气加10％的水蒸气中经80h恒温氧化。
实施例6
一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：17％的Cr，11％的Ni，2％的Al，1％的C，1％的Ti，1％的Nb，1％的Mo，1％的Si，0.5％的混合元素，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理，具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作，其中激光功率为300w，光斑直径为1mm，扫描速度为100mm/min，保护气体为氩气，且保护气体的流量为15L/min；
步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作，具体为在温度为800℃下，空气加10％的水蒸气中经80h恒温氧化。
需要说明的是，所述混合元素为微量元素B和稀土元素La的混合。
对比例1
一种Cr系奥氏体耐热不锈钢，其制备方法包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：20％的Cr，15％的Ni，1.5％的Al，0.5％的C，0.5％的Ti，0.5％的Nb，1％的Mo，1％的Si，0.25％的混合元素，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预氧化操作，具体为在温度为800℃下，空气加8％的水蒸气中经80h恒温氧化。
需要说明的是，所述混合元素为微量元素Zr。
对比例2
一种Cr系奥氏体耐热不锈钢，其制备方法包括以下步骤：
步骤S1：取Cr系奥氏体耐热不锈钢，其中按百分比计，各组分为：20％的Cr，15％的Ni，0.5％的C，0.5％的Ti，0.5％的Nb，1％的Mo，1％的Si，0.25％的混合元素，余量为Fe；
步骤S2：对步骤S1的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预氧化操作，具体为在温度为800℃下，空气加8％的水蒸气中经80h恒温氧化。
需要说明的是，所述混合元素为微量元素Zr。
对上述实施例3和对比例1的样品进行性能分析：由于实施例3经过激光熔凝后在Cr系奥氏体不锈钢表面形成类似于Al系耐热不锈钢那样连续致密的Al2O3保护膜，而对比例1并没有经激光熔凝处理，在高温处理后其表面为Cr2O3和Al2O3混合氧化膜，而且其氧化膜厚度要大于实施例3中的氧化膜厚度，经检测，实施例3和对比例1在预氧化过程中平均氧化速度分别为0.044g/m2·h和0.21g/m2·h，根据GB/T 13303-1991钢的抗氧化性能测定方法，实施例3氧化速度＜0.1g/m2·h，达到完全抗氧化性，而对比例1氧化速度介于0.1-1g/m2·h之间，为抗氧化性。
对上述实施例3和对比例2的样品进行性能分析：由于实施例3经过激光熔凝后在Cr系奥氏体不锈钢表面形成类似于Al系耐热不锈钢那样连续致密的Al2O3保护膜，而对比例2表面为Cr2O3氧化膜，而且其氧化膜厚度要大于实施例3氧化膜厚度，实施例3和对比例2在预氧化过程中平均氧化速度分别为0.044g/m2·h和0.16g/m2·h，根据GB/T 13303-1991钢的抗氧化性能测定方法，实施例3氧化速度＜0.1g/m2·h，达到完全抗氧化性，而对比例2氧化速度介于0.1-1g/m2·h之间，为抗氧化性。
上述结果表明：本发明提供的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，并以该方法制备的不锈钢在实际使用过程中具有耐热耐高温的性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在Cr系奥氏体耐热不锈钢中添加Al，制备掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢；
步骤S2：对步骤S1制备的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面进行预处理；
步骤S3：将步骤S3中预处理后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行激光熔凝操作。
2.根据权利要求1所述的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其特征在于，所述步骤S3后还设置有步骤S4：对激光熔凝后的Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢进行预氧化操作。
3.根据权利要求2所述的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其特征在于，所述预氧化操作为：在温度为600-1000℃下，空气加5-10％的水蒸气中经50-100h恒温氧化。
4.根据权利要求1所述的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其特征在于：所述步骤S1中的掺杂Al的Cr系奥氏体耐热不锈钢中，按百分比计，各组分为：17-25％的Cr，11-20％的Ni，1-2％的Al，0-1％的C，0-1％的Ti，0-1％的Nb，0-2％的Mo，0-2％的Si，0-0.5％的混合元素，余量为Fe。
5.根据权利要求4所述的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其特征在于：所述混合元素为B、Zr、Mg等微量元素和稀土元素中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其特征在于，所述步骤S2中预处理操作具体为：首先将Al掺杂的Cr系奥氏体耐热不锈钢表面用砂纸打磨，并用丙酮清洗干燥后，喷漆黑化。
7.根据权利要求1所述的一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法，其特征在于：所述步骤S3中激光熔凝操作中的激光功率为300-2000w，光斑直径为0.5-3mm，扫描速度为100-600mm/min，保护气体为氮气或氩气，且保护气体的流量为5-20L/min。
8.一种根据权利要求1-7任一所述方法制备而成的Cr系奥氏体耐热不锈钢。
CN201910821354.5A 2019-09-02 2019-09-02 一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法 Pending CN110423951A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910821354.5A CN110423951A (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910821354.5A CN110423951A (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110423951A true CN110423951A (zh) 2019-11-08

Family

ID=68418447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910821354.5A Pending CN110423951A (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110423951A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223214A (en) * 1992-07-09 1993-06-29 Carondelet Foundry Company Heat treating furnace alloys
EP0381121B1 (en) * 1989-01-30 1995-04-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. High-strength heat-resistant steel with improved workability
CN101225465A (zh) * 2008-01-31 2008-07-23 西安热工研究院有限公司 一种提高耐热钢抗高温水蒸汽氧化性能的方法
CN106011743A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 华东理工大学 一种合金材料表面锰铬陶瓷涂层的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0381121B1 (en) * 1989-01-30 1995-04-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. High-strength heat-resistant steel with improved workability
US5223214A (en) * 1992-07-09 1993-06-29 Carondelet Foundry Company Heat treating furnace alloys
CN101225465A (zh) * 2008-01-31 2008-07-23 西安热工研究院有限公司 一种提高耐热钢抗高温水蒸汽氧化性能的方法
CN106011743A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 华东理工大学 一种合金材料表面锰铬陶瓷涂层的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Ablative property of HfC-based multilayer coating for C/C composites under oxy-acetylene torch
He et al. Effects of PyC shell thickness on the microstructure, ablation resistance of SiCnws/PyC-C/C-ZrC-SiC composites
Zhang et al. C/SiC/Si-Mo-B/glass multilayer oxidation protective coating for carbon/carbon composites
Zhao et al. Microstructure and property of SiC coating for carbon materials
CN109402369A (zh) 一种用于降解偶氮染料的铁基多孔材料及其制备方法
Zhao et al. Oxidation protective behavior of SiC/Si–MoSi2 coating for different graphite matrix
Li et al. Sol-gel derived zirconia membrane on silicon carbide substrate
Zeng et al. Preparation and infrared emissivity of metal borides (metal= V, Mo, Fe) and MnO2 co-doped NiCr2O4 coatings
CN110423951A (zh) 一种提高Cr系奥氏体耐热不锈钢抗高温氧化性能的方法
Zhang et al. Preparation and characterization of Er2O3 films on CLAM steel via sol-gel method
Li et al. Microstructure evolution of SiC-ZrB2-ZrC coating on C/C composites at 1773 K under different oxygen partial pressures
Lu et al. Study on growth factors of SiC whisker in situ in SiCW/SiC composites based on selective laser sintering technology
Ma et al. Synthesis, characterization, and consolidation of Cr2 (C, N) solid solution powders
Chęcmanowski et al. High-temperature oxidation of FeCrAl alloy with alumina–silica–ceria coatings deposited by sol–gel method
Liu et al. Controllable growth of high-density tapered N-doped SiC nanowires arrays
Song et al. Effect of boron carbide on the liquid silicon infiltration and performance enhancement of reaction-bonded silicon carbide composites
CN108914041B (zh) 一种耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料及其制备方法
Colson et al. High-temperature oxidation of stainless steels
Tamura et al. Technological Philosophy and Perspective of Nano-Tech. Refractories
Li et al. Formation of aluminide coatings by low-temperature heat treatment of Al coating electrodeposited from ionic liquid
CN104773735A (zh) 一种超长SiC纳米线的制备方法
Shan et al. Improvement in thermal fatigue behavior of Si–Mo–Cr coated C/C composites through modification of the C/C-coating interface
Jagdheesh et al. Laser processed Cr–SiC coatings on AISI type 316L stainless steel
CN106862580A (zh) 一种氮化硼包覆铁镍纳米合金的制备方法
Lin et al. Effect of boron content on high-temperature oxidation resistance of B-bearing high-speed steel

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191108

RJ01 Rejection of invention patent application after publication