專利名稱：鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域，是一種鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼。主要適用于冶金、建材等工業(yè)在900℃溫度下工作的零部件，如水泥窯冷卻機(jī)的揚(yáng)料斗等。
為了節(jié)約貴重的鉻鎳元素，代替鉻鎳型耐熱鋼，國內(nèi)外相繼發(fā)展了較經(jīng)濟(jì)的鉻錳氮型耐熱鋼，如我國的3Cr19Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N等。這些鋼因其不含鎳或少含鎳，均比鉻鎳鋼經(jīng)濟(jì);但鋼中含錳量達(dá)12%，因含錳量太高，對鋼的高溫抗氧化性和抗高溫燃?xì)飧g性有不利的作用，使其高溫下的耐蝕性能較差，氧化增重速度較快。
本發(fā)明的目的在于提供一種在900℃下有良好的高溫抗氧化性、抗硫腐蝕性及耐磨性，并有較高強(qiáng)度和沖擊韌性的鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼。
為了達(dá)到上述目的，除了保證足夠的鉻、碳、氮含量外，還大大降低錳含量。
鉻是本發(fā)明保證具有足夠抗氧化性和抗硫腐蝕性的主要合金元素，鉻含量不能低于17%。本發(fā)明的基體組織是奧氏體，為了節(jié)鎳，需用錳、碳、氮代替鎳，以便形成和穩(wěn)定奧氏體組織。用6%左右的錳代部分鎳，其余鎳由碳、氮代替，要求碳+氮含量不能低于0.45%，否則不能形成單一的奧氏體組織。碳和氮在鋼中能提高鋼的高溫強(qiáng)度和硬度，改善鋼的鑄造性能。氮的含量不能超過0.3%，否則鑄件內(nèi)部容易產(chǎn)生氣泡缺陷。由于錳含量降低，減少了錳對鋼的抗高溫腐蝕性能的不利作用，改善鋼的抗循環(huán)氧化性能，900℃溫度下的氧化增重速度明顯降低，氧化皮不易脫落。另外，由于碳含量較高，具有較高的高溫強(qiáng)度。
根據(jù)上述考慮，本發(fā)明鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼的具體化學(xué)成分(重量%)如下C0.4～0.6%，Cr17～19%，Mn5～7%，N0.2～0.3%，Si1.0～2.0%。
本發(fā)明可采用電爐或非真空感應(yīng)爐冶煉，鑄造性能良好，可采用砂模鑄型澆鑄成各種形狀的零部件，也可進(jìn)行鍛或軋，加工成板材，棒材等。鑄態(tài)下的金相組織為奧氏體。使用前，鑄件不需進(jìn)行熱處理，故工藝簡單。
通過試驗(yàn)表明，該鋼具有較高的高溫瞬時(shí)拉伸強(qiáng)度和良好的抗氧化性能。在900℃溫度下鑄態(tài)的抗拉強(qiáng)度σb≥18Kgf/mm2;800℃下的沖擊韌性αk≥8.5kg·M/cm2，該鋼經(jīng)長期時(shí)效后，由于在奧氏體基體上析出了分布均勻的細(xì)顆粒狀的碳化物，使硬度顯著提高，在800℃時(shí)效2000小時(shí)后硬度Hv＞465，900℃抗拉強(qiáng)度提高到21kgf/mm2，此外，該鋼在900℃下循環(huán)氧化100小時(shí)的氧化增重速度小于0.070g/m2·h，且氧化皮不剝落。本發(fā)明還具有良好的抗高溫硫腐蝕性能和抗磨損性能，使之延長了零部件的使用壽命，得到了與高鉻鎳鋼(如Cr25Ni20、Cr25Ni15等)同等的使用效果。
本發(fā)明與現(xiàn)有的鉻鎳型或鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼相比，其特點(diǎn)是鋼中不含貴重元素鎳，且錳含量也較低，鋼的總合金含量低，比較經(jīng)濟(jì);碳含量較高，奧氏體組織穩(wěn)定，高溫強(qiáng)度高，耐磨性好;由于錳含量降低，抗氧化性能得到提高，抗硫腐蝕性能有所改善。表1列舉了本發(fā)明與3Cr19Mn12Si12N鋼的性能對比。
表1本發(fā)明與3Cr19Mn12Si2N的性能對比
實(shí)施例按照所設(shè)計(jì)的化學(xué)成分范圍，在500kg中頻感應(yīng)爐上冶煉了三爐本發(fā)明鋼種，其具體化學(xué)成分如表2所示。
熔煉后，鋼水澆鑄成水泥窯冷卻機(jī)揚(yáng)料斗，該鑄件是用砂模鑄型澆鑄而成;與此同時(shí)，每一爐鋼水還澆鑄一些園棒，為測定該爐鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能和抗氧化性能等提供試料。
表3列舉了3爐鋼的力學(xué)性能，表4為3爐鋼的高溫抗氧化性能和抗腐蝕性能。高溫抗氧化性能是在900℃溫度下進(jìn)行循環(huán)氧化試驗(yàn)，即將試樣加熱至900℃后，冷卻至室溫，然后再加熱至900℃，再冷卻，反復(fù)進(jìn)行，最后測定氧化增重速度。抗腐蝕性能試驗(yàn)是在90%Na2SO4+10%NaCl熔鹽介質(zhì)中進(jìn)行，測定腐蝕減重速度。
表2實(shí)施例3爐鋼的具體化學(xué)成分(重量%)
表4實(shí)施例3爐鋼的氧化增重速度及熔鹽中腐蝕減重速度
注＊為800℃溫度下的氧化增重速度
權(quán)利要求
一種鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼，其特征在于化學(xué)成分(重量%)為C0.4～0.6%，Cr17～19%，Mn5～7% Si1.0～2.0%，N0.2～0.3%
全文摘要
本發(fā)明是一種較為經(jīng)濟(jì)的鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼。該鋼的主要特征是不含鎳，錳含量較低，合金的總含量低，比較經(jīng)濟(jì)。該鋼在900℃溫度下具有良好的抗氧化性、抗硫腐蝕性和耐磨性，有較高的高溫強(qiáng)度和較好的高溫沖擊韌性，該鋼可采用電爐或非真空感應(yīng)爐冶煉，鋼的鑄造性能好，生產(chǎn)工藝簡便。本發(fā)明主要適用于高溫條件下有硫腐蝕和磨料磨損的零部件。
文檔編號(hào)C22C38/38GK1033291SQ8710681
公開日1989年6月7日 申請日期1987年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月14日
發(fā)明者魯國榮, 何淑萍, 胥繼華 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院