專利名稱：一種奧氏體耐熱疲勞鋼的制作方法
技術領域：
本發明涉及合金鋼技術領域，特指一種奧氏體耐熱疲勞鋼，適用于制作在從低溫到高溫冷熱循環條件下工作的各種構件。
背景技術：
耐熱鋼用途日益廣泛，主要用于制作鋼鐵冶煉設備、熱加工及熱處理設備等。但普通金屬材料及普通耐熱鋼材在冷熱交變環境中極易產生裂紋，導致零件失效。提高材料的耐熱疲勞性能對于延長零部件使用壽命和提高設備整機運行穩定性有重要意義，前人對耐熱鋼的耐熱疲勞性能進行了一些研究，文獻[1](孫向明，呂松強，張增光.鈮、氮、鈰對耐熱鋼性能的影響，特殊鋼.2002，23(3)16～18.)和文獻[2](蔣漢祥，甄濤，王少娜.超低硫耐熱鋼H2的研制，重慶大學學報.2002，25(4)134～136.)，初步探討了部分元素對鋼的耐熱性能和高溫性能的影響，但未涉及在提高鋼的耐熱性能方面的作用，對于提高鋼的耐熱疲勞性能的研究較少。
本發明根據固溶強化、彌散強化和晶界強化等原理，在奧氏體耐熱鋼基礎上引入新的合金元素，例如，Mn、B、Nb、V、Y等，最終得到耐熱疲勞性能優良的奧氏體耐熱鋼，同時還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗氧化、抗蠕變、抗沖擊、易切削、可焊接等特點。其中N、B、Nb、V、Y的合金化有利于提高鋼的高溫強度；Nb、V、Y元素，增加了氧化膜的粘附性，使鋼的耐熱疲勞、抗氧化性能提高，其熱疲勞性能從8000次提高到29000次。
發明內容
本發明的目的提供一種奧氏體耐熱疲勞鋼。
本發明具體的技術方案為，一種奧氏體耐熱疲勞鋼，其特征在于組分以重量百分比計，C為0.2～0.45％，Cr為20～26％，Mn為2～9％，Ni為3.0～13％，Si為1～2.8％，N為0.1～0.4％，B為0.01～0.3％，Nb為0.35～0.46％，V為0.4～0.5％，Y為0.01～0.09％，余量為Fe和雜質S和P，雜質的重量百分比不高于0.03％。
上述的奧氏體耐熱疲勞鋼，B優選為0.01～0.1％，Nb優選為0.37～0.40％，V優選為0.45～0.5％，Y優選為0.01～0.03％，雜質不高于0.15％，C優選為0.25～0.35％。
本發明在保證普通耐熱鋼耐高溫性能、耐腐蝕性能、耐磨損性能、抗氧化性能、抗蠕變性能、抗沖擊性能、切削性能、可焊接性能等有所提高的基礎上，大幅提高了耐熱疲勞性能，最終得到耐熱疲勞性能優良的耐熱鋼。其中N、B、Nb、V、Y的合金化有利于提高鋼的高溫強度；Nb、V、Y元素，增加了氧化膜的粘附性，使鋼的耐熱疲勞、抗氧化性能提高。
具體實施例方式
實施例1在中頻電爐中冶煉本發明耐熱疲勞鋼(記為1#鋼)，成分為C為0.28％，Cr為22％，Mn為2.5％，Ni為4.1％，Si為1.8％，N為0.19％，B為0.15％，Nb為0.35％，V為0.4％，Y為0.06％，雜質S和P為0.02％，余量為Fe。鋼冶煉后分別澆鑄成鋼錠及鑄態試樣，鋼錠鍛造成棒材。然后對抗拉強度、延伸率、沖擊功、高溫抗拉強度按照國家標準進行了檢測，還進行了1000℃·500h抗氧化增重實驗和20℃～800℃冷熱循環熱疲勞實驗。熱疲勞性能見表1熱疲勞裂紋擴展數據表；其它性能見表2高低溫性能對照表。
實施例2在中頻電爐中冶煉本發明耐熱疲勞鋼(記為2#鋼)，成分為C為0.45％，Cr為25.5％，Mn為7.5％，Ni為12.2％，Si為2.8％，N為0.3％，B為0.05％，Nb為0.39％，V為0.47％，Y為0.02％，雜質S和P為0.01％，余量為Fe。鋼冶煉后分別澆鑄成鋼錠及鑄態試樣，鋼錠鍛造成棒材。然后對抗拉強度、延伸率、沖擊功、高溫抗拉強度按照國家標準進行了檢測，還進行了1000℃·500h抗氧化增重實驗和20℃～800℃冷熱循環熱疲勞實驗。熱疲勞性能見表1熱疲勞裂紋擴展數據表；其它性能見表2高低溫性能對照表。
通過表1對比發現，本發明鋼的熱疲勞裂紋出現明顯遲于普通鋼和普通耐熱鋼，因而本發明鋼的耐熱疲勞性能明顯高于普通鋼和普通耐熱鋼。
通過表2對比發現，本發明鋼的常溫力學性能高于普通鋼和普通耐熱鋼，而本發明鋼的1000℃·500h抗氧化性能明顯高于普通鋼和普通耐熱鋼。
表1 熱疲勞裂紋擴展數據表
表2 高低溫性能對照表
權利要求
1.一種奧氏體耐熱疲勞鋼，其特征在于組分以重量百分比計，C為0.2～0.45％，Cr為20～26％，Mn為2～9％，Ni為3.0～13％，Si為1～2.8％，N為0.1～0.4％，B為0.01～0.3％，Nb為0.35～0.46％，V為0.4～0.5％，Y為0.01～0.09％，余量為Fe和雜質S和P，雜質的重量百分比不高于0.03％。
2.根據權利要求1所述的一種奧氏體耐熱疲勞鋼，其特征在于B為0.01～0.1％，Nb為0.37～0.40％，V為0.45～0.5％，Y為0.01～0.03％。
3.根據權利要求1所述的一種奧氏體耐熱疲勞鋼，其特征在于雜質的含量不高于0.15％。
4.根據權利要求1所述的一種奧氏體耐熱疲勞鋼，其特征在于C為0.25～0.35％。
全文摘要
一種奧氏體耐熱疲勞鋼，涉及合金鋼技術領域，其組分以重量百分比計，C為0.2～0.45％，Cr為20～26％，Mn為2～9％，Ni為3.0～13％，Si為1～2.8％，N為0.1～0.4％，B為0.01～0.3％，Nb為0.35～0.46％，V為0.4～0.5％，Y為0.01～0.09％，余量為Fe和雜質S和P，雜質的重量百分比不高于0.03％。本發明在保證普通耐熱鋼耐高溫性能、耐腐蝕性能、耐磨損性能、抗氧化性能、抗蠕變性能、抗沖擊性能、切削性能、可焊接性能等有所提高的基礎上，大幅提高了耐熱疲勞性能，最終得到耐熱疲勞性能優良的耐熱鋼。其中N、B、Nb、V、Y的合金化有利于提高鋼的高溫強度；Nb、V、Y元素，增加了氧化膜的粘附性，使鋼的耐熱疲勞、抗氧化性能提高。
文檔編號C22C38/58GK101092678SQ20071002528
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月20日 優先權日2007年7月20日
發明者朱圣才, 司乃潮, 吳強, 馮愛新, 張永康, 楊繼昌, 李伯全, 張西良, 任旭東 申請人:江蘇宏大特種鋼機械廠, 江蘇大學