一種高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高合金鋼領(lǐng)域，主要涉及一種高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼及其制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] HR120系列高合金鋼是上世紀(jì)中葉進(jìn)入市場(chǎng)的，其目的是能夠更好地滿足更高的 耐蝕和耐熱要求。在過去的幾十年間，這類高合金鋼因其高溫強(qiáng)度、抗高溫氧化性及其他高 溫耐蝕性能而得到廣泛應(yīng)用。它是一種固溶強(qiáng)化的耐熱合金，有較高的高溫強(qiáng)度也有優(yōu)良 的抗碳化和抗硫化性能。該合金能廣泛應(yīng)用在對(duì)合金有高強(qiáng)度、良好的抗碳化和抗硫化要 求的環(huán)境中，在發(fā)電和化學(xué)處理中有很好的應(yīng)用，比如條框熱處理籃，輻射管，換熱器，廢物 燃燒爐等，在垃圾焚燒工業(yè)和壓縮熱交換器中應(yīng)用廣泛。
[0003] 這種高合金鋼是完全奧氏體組織，其耐熱性能明顯優(yōu)于奧氏體不銹鋼，而熱膨脹 系數(shù)略則略低于奧氏體不銹鋼，強(qiáng)度、硬度較高。因而，與奧氏體不銹鋼相比具有使用壽命 長、可靠性高、穩(wěn)定運(yùn)行好、維護(hù)費(fèi)用少等特點(diǎn)。采用高合金鋼管替代奧氏體不銹鋼可以進(jìn) 一步提高條框熱處理籃，輻射管，換熱器，廢物燃燒爐等發(fā)電和化學(xué)處理裝置的使用壽命和 可靠性，同時(shí)能更好地保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0004] 提尚尚合金鋼中的鎮(zhèn)絡(luò)含量，能夠提尚其耐腐蝕性能。腐蝕性能提尚的同時(shí)，對(duì)懦 變強(qiáng)度要求也越來越高，添加并適當(dāng)提高鈷含量可以改善蠕變強(qiáng)度。條框熱處理籃，輻射 管，換熱器，廢物燃燒爐等發(fā)電和化學(xué)處理裝置不僅耐腐蝕性好，同時(shí)，也必須具有良好抗 高溫變形性能，以便能夠適應(yīng)長時(shí)間的高溫環(huán)境下服役。
[0005] 鎳基耐蝕高溫合金具有全奧氏體顯微組織?；瘜W(xué)工業(yè)使用的幾乎所有的鎳基耐蝕 合金都是固溶強(qiáng)化狀態(tài)。部分合金添加有效硬化元素，如Mo和W，提高合金的強(qiáng)度。也采用 添加 Co等合金元素來強(qiáng)化合金基體，確保鎳基耐蝕合金具有設(shè)計(jì)要求的性能。然而，部分 品種添加 Co等會(huì)顯著增加成本（Co價(jià)格昂貴），并且會(huì)增加生產(chǎn)的難度，即添加鈷后，合金 塑性變差，再熱加工過程中更容易開裂。
[0006] 表1給出了相關(guān)典型鋼種的化學(xué)成分。表2給出了相關(guān)典型鋼種的力學(xué)性能和澆 鑄方式。
[0007] 表1相關(guān)典型鋼種的化學(xué)成分（Wt % )
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其成分質(zhì)量百分含量為：C0.0 4~0. 08%、Si 0.40~1.0%、Mn0.3~0.8%、Cr23.0~27.0%、P< 0.035%、S<0.001%、Ni35.0~ 39. 0%、Mo 2.0 ~3.0%、W 2.0 ~3.0%、N 彡 0.020%、Al 0.05 ~0.12%、Nb 0.5 ~ 1.5%、其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，Nb/Al = 10~25, Nb/N = 25~75, Nb/C = 10 ~15〇
2. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其特征是，Nb的質(zhì)量百分含量為 0? 6 ~1. 2%〇
3. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其特征是，Al的質(zhì)量百分含量為 0? 05 ~0? 12%〇
4. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其特征是，Mo的質(zhì)量百分含量為 2. 0 ~3. 0%〇
5. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其特征是，W的質(zhì)量百分含量為 2. 0 ~3. 0%〇
6. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其特征是，所述雜質(zhì)元素中 Cu+0 彡 0? 3%〇
7. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其特征是，所述合金鋼為完全奧 氏體組織。
8. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼，其特征是，所述合金鋼的屈服強(qiáng) 度彡375MPa，抗拉強(qiáng)度彡735MPa，延伸率彡51%，蠕變強(qiáng)度彡35MPa(l%，10000h)。
9. 如權(quán)利要求1~8中任何一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼的制造方法，其特 征是，包括煉鋼、大方坯連鑄、修磨、熱軋、熱軋鋼板退火、酸洗；其中， 按上述成分煉鋼，依次包括電爐冶煉和LF精煉，在LF精煉末期加入Al和Nb，成分合格 后，并進(jìn)行吹氬氣的軟攪拌，氬氣流量5~8升/分鐘； 所述大方坯連鑄工序中，拉速控制為〇. 5~1.0 m/min ;采用結(jié)晶器保護(hù)渣，其成分重量 百分比為：Si022 5 ~35%，CaO 18 ~28%，A12035 ~10%，Mg0 2 ~5%，F(xiàn)eO 1 ~3%，MnO 0 ~1. 5%，Na2O 5 ~15%，F(xiàn) 7 ~17%，C : 2 ~5% ; 所述大方坯連鑄中采用電磁攪拌，電流為1500~2000A，頻率為2. 5~3. 5Hz ;連鑄后 的鑄坯等軸晶比例彡30%。
10. 如權(quán)利要求9所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼的制造方法，其特征是，所述熱軋 包括粗軋和精軋；粗軋溫度為1150~1250°C;精軋溫度為1050~1150°C，所述熱軋精軋為 壓下率為60~95%。
11. 如權(quán)利要求9所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼的制造方法，其特征是，所述熱軋 退火溫度為1050~1200°C。
12. 如權(quán)利要求9所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼的制造方法，其特征是，所述合金 鋼為完全奧氏體組織。
13. 如權(quán)利要求9所述的高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼的制造方法，其特征是，所述合 金鋼的屈服強(qiáng)度彡375MPa，抗拉強(qiáng)度彡735MPa，延伸率彡51%，蠕變強(qiáng)度彡35MPa(l%， 1000 Oh)〇
【專利摘要】一種高強(qiáng)度高延伸率的高合金鋼及其制造方法，其成分質(zhì)量百分比含量為：C0.04～0.08％、Si0.40～1.0％、Mn0.3～0.8％、Cr23.0～27.0％、P≤0.035％、S≤0.001％、Ni35.0～39.0％、Mo2.0～≤3.0％、W2.0～3.0％、N≤0.020％、Al 0.05～0.12％、Nb0.5～1.5％、其余為Fe和不可避免雜質(zhì)，其中，Cu+O≤0.3％、Nb/Al＝10～25，Nb/N＝25～75，Nb/C＝10～15。本發(fā)明合金鋼具有完全奧氏體組織，鋼能夠滿足條框熱處理籃、輻射管、換熱器、廢物燃燒爐等發(fā)電和化學(xué)處理裝置使用環(huán)境，既有較高的強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度≥375MPa；抗拉強(qiáng)度≥735MPa)、良好的加工成型性能(延伸率≥51％)和870℃蠕變強(qiáng)度≥35MPa(1％，10000h)，且材料成本相對(duì)較低。
【IPC分類】C22C1-02, C22C30-00, C22F1-16, B22D11-111
【公開號(hào)】CN104862572
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510215916
【發(fā)明人】鄭宏光, 劉旭峰, 蔣錫軍, 徐榮軍, 劉俊江
【申請(qǐng)人】寶山鋼鐵股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日