CN1179477A - 高铝奥氏体耐热钢 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金钢中的耐热钢领域。特别适用于抗硫腐蚀的高铝奥氏体耐热钢。该耐热钢的具体化学成分为C0.05—0.20%,Si≤2.0%,Mn≤2.0%,Ni20—30%,Cr17—25%,Al3.0—7.0%,Ti0.03—1.0%,RE0.01—0.2%,其余为Fe。该钢与现有技术相比较具有综合力学性能好,抗氧化、尤其是抗硫腐蚀明显高于HK40钢等特点,该钢可以进行锻造或铸造,而且加工方便。

Description

高铝奥氏体耐热钢
本发明属于合金钢中的耐热钢领域。特别适用于抗硫腐蚀的高铝奥氏体耐热钢。
本发明钢是适用于冶金领域中高温结构件用钢，例如冶金厂常化热处理炉炉底辊等部件。在现有技术中，通常使用在常化炉炉底辊的钢材为HK40合金(4Cr25Ni20)，该材料虽然可以在高温下使用，但在含硫气氛下使用，因该材质不能形成有效的抗硫腐蚀保护膜，所以使用寿命很低。同时还有美国专利所介绍的US3,826,689和US4,248,629这两篇文献，该文章所介绍的材料只能在高温下使用而不能用作抗硫腐蚀耐热钢。另外日本专利JP60-121258A和JP62-164855A所介绍的耐热钢，因其成份中Mn含量高，在高温含硫的气氛中使用，抗硫腐蚀效果也不好。
本发明的目的是提出一种抗硫腐蚀性能高和综合力学性能好的，而且容易加工的高铝奥氏体型耐热钢。
根据本发明的目的，我们所提出的Ni-Cr-Al系高铝奥氏体耐热钢的具体化学成份(重量％)C 0.05-0.20％，Si≤2.0％，Mn≤2.0％，Ni 20-30％，Cr 17-25％，Al 3.0-7.0％，Ti 0.03-1.0％，RE 0.01-0.2％，其余为Fe。在本发明耐热钢的成份中，考虑到Cr是保证本发明钢抗腐蚀的基本元素，因此Cr含量不应低于17％，但Cr含量高于25％时，其元素作用不明显，而钢的成本增加则造成浪费。适当的Cr含量还能与大于20％的Ni形成稳定的奥氏体合金。C、Si、Mn能够改善本发明的力学性能和加工性能，当其含量超出本发明钢所要求成份范围，则会起到相反的作用。在本发明钢中加入3％-7％的Al和适量的Ti、RE元素，其目的是细化晶粒和稳定组织，更主要的作用是使Al形成致密的Al2O2膜，在材料基体的表面生成稳定牢固的抗氧化和抗硫腐蚀保护层。
本发明钢的制造方法是采用中频感应炉进行熔炼，其后是在卧式离心铸造机上铸造成型长3米的铸管，性能检验结果是σb 800MPa1000℃×3000分钟氧化增重仅有2mg/cm2左右，在1000℃×960分钟的硫盐中热腐蚀失重仅有20mg/cm2左右，而现有技术中的材料HK40钢失重为190mg/cm2左右，其对比结果见附图，该附图是本发明钢与现有技术的HK40钢在1000℃时被Na2SO4+10％NaCl腐蚀失重的座标图，横座标为热腐蚀时间(分钟)，纵座标为单位面积的失重量。
本发明高铝奥氏体耐热钢与现有技术耐热钢相比较，具有综合性能好，抗氧化能力强，尤其是在高温下抗硫腐蚀明显优于HK40合金，而且该耐热钢可以进行锻造或铸造和加工方便等特点。
实施例
根据本发明耐热钢的成份范围，我们冶炼了五炉生产料，为了对比方便我们同时也冶炼了一炉对比钢HK40合金，冶炼是在中频感应炉中进行，其各炉具体化学成份见表1，对各炉合金的力学检验见表2，热腐蚀情况见表3。在下列各表中，表1为本发明实施例化学成份对比表。表中序号1、2、3、4、5为本发明钢，HK40为对比合金。表3为本发明钢与对比钢的力学性能对比。
表1  实施例化学成分(wt％)
  序号    C      Si    Mn      P     S    Ni     Cr      Al      Ti      RE     Fe
    1  0.048     0.15   0.30   ＜0.005   0.002   23.49   17.65     3.15     0.29     0.041     余
    2  0.086     0.40   0.23   ＜0.024   0.015   24.09   17.26     6.23     0.73     -     余
    3  0.075     0.55   0.78   ＜0.021  0.0026   26.85   18.37     5.20    0.063     0.005     余
    4  0.048     0.61   0.73   ＜0.023  0.0060   24.95   19.05     3.52    0.191     0.005     余
    5  0.102     0.78   0.89   ＜0.023  0.0032   24.29   19.34     6.73    0.208     0.041     余
  HK40  0.36     1.32   1.46   ＜0.03  0.04   19.59   24.73     -    -     -     余
表2  实施例的热腐性能(失重mg/cm2)
钢    号     Na2SO4+10％NaCl，1000℃×h
 240分 480分 720分   960分
GWL-1  8mg/cm2 13mg/cm2 14mg/cm2   18mg/cm2
HK40  32mg/cm2 68mg/cm2 115mg/cm2   187mg/cm2
表3  实施例的力学性能：
 序号   温度℃     σb(MPa)     σ0.2(MPa)     δs(％)     ψ(％)
 1   室温900 590     560144     141  360    355124    116  20    1625    22  23    2532    34
 2   室温900 890     725122     122  505    495104    93  13    /54    59  17    /67    82
 3   室温 755 730 740  405    415  34 35 37  30 29 34
    742     410     35.3     31
 4   室温 800 880 755 535 545 565 7.5 11 3.5 8.5 13 3.5
    805     548     7.3     8.3
 5   室温 765 700 870 560 585 555 4.5 2 11   3 3 11
    778     560     5.8     5.7
 3   950  86 91  81  74 77 70  28 28 24  76 76 68
    86     74     27     73
 4   950  94 90  95  73 71 76  23 19 18  62 63 60
    93     73     20     62
 5   950  71 84  86  61 67 74  34 32 24  69 72 75
    80     67     30     66
HK40   室温     593     -     17     24
  871     114     -     6     -
  882     61     -     15     -

Claims (1)

1、一种高铝奥氏体耐热钢，其特征在于该耐热钢的具体化学成分为(重量％)C 0.05-0.20％，Si≤2.0％，Mn≤2.0％，Ni 20-30％，Cr 17-25％，Al 3.0-7.0％，Ti 0.03-1.0％，RE 0.01-0.2％，其余为Fe。
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