專利名稱：一種高耐熱性鑄造奧氏體不銹鋼及其制備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種鑄造奧氏體不銹鋼材料，特別是一種具有高耐熱性的奧氏體不銹鋼材料。本發明屬于金屬材料領域。
背景技術：
304不銹鋼是一種常見的不銹鋼，相當于我國的0Crl8Ni9。它的抗腐蝕性能優良，價格比316不銹鋼便宜，廣泛使用于工業及生活中，例如耐腐蝕設備與機件、高檔不銹鋼餐具和戶外欄桿等。304不銹鋼主要化學成分(重量百分比％)為，C:彡0.07，Si :彡1·0，Μη :彡2.0，Cr 17. O 19. O, Ni 8. O 11. O, S S O. 03，P S O. 035，余量為 Fe。然而，304不銹鋼存在的明顯不足是耐熱性不足，650°C以上高溫容易氧化，因此，·通常只適合在550°C以下服役環境長期使用。
發明內容
本發明提供一種高耐熱性鑄造奧氏體不銹鋼，是以304不銹鋼為基礎，通過添加少量W、Nb、Mo耐高溫合金元素，并適當提高C含量，達到顯著改善不銹鋼耐高溫性能的效果。本發明的耐熱鑄造奧氏體不銹鋼具體化學成分(重量百分比)為，C :0. I O. 20%,Si :彡 I. 0%，Μη :彡 2. 0%，Cr :17· O 19. 0%，Ni :8· O 11. 0%，W: I. 5 2. 5%，Nb: I. O 2.0%，Mo: 2. O 3.0%，S :彡O. 03%，P :彡O. 035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質元素。本發明所述的耐熱鑄造奧氏體不銹鋼的制備方法如下
1)原料準備根據產品成分要求及每爐冶煉總重量，配備合適重量的304不銹鋼主料，少量W、Nb、Mo料和增碳劑用作成分調整；使產品不銹鋼的化學成分按重量百分比為，C :0· I O. 20%, Si :彡 I. 0%, Mn :彡 2. 0%, Cr :17· O 19. 0%, Ni 8. O 11. 0%, ff: I. 5
2.5%, Nb: I. O 2.0%, Mo: 2. O 3. 0%，S :彡 O. 03%，P :彡 O. 035%，余量為 Fe 和不可避免的微量雜質元素；
2)加料冶煉將高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，然后加入304不銹鋼爐料，并覆蓋上除渣劑，進行冶煉，出爐前添加少量增碳劑；澆注溫度1620°C — 1650°C。本發明的技術原理為針對現有技術的不足，改進奧氏體不銹鋼成分設計，在304不銹鋼的基礎上，添加少量W、Nb、Mo等耐高溫合金元素，并適當提高C含量，這些耐高溫合金元素與C形成細小彌散的合金碳化物，這些碳化物具有如下特點(I)硬度高(在高溫條件下也一樣)；(2)與鐵水密度接近；(3)凝固后呈彌散分布。因此，這些合金碳化物在高溫下對晶界起到顯著的釘扎作用，同時可降低晶界處的溶質擴散速度，從而明顯提高奧氏體不銹鋼晶界強度，達到顯著改善高溫強度和高溫抗氧化性的效果。此外，由于添加的耐高溫合金元素為強碳化物形成元素，比Cr優先形成碳化物，從而阻止或避免Cr與C形成碳化物，確保晶界處不因貧Cr而導致晶間腐蝕。本發明的高耐熱性鑄造奧氏體不銹鋼，其900°C高溫性能可以達到屈服強度大于50MPa ；200h氧化增重小于12mg/cm2。
具體實施例方式實施例I :
I)原料準備根據產品成分要求及每爐冶煉總重量，配備合適重量的304不銹鋼主料，少量W、Nb、Mo料和增碳劑用作成分調整。使產品不銹鋼的化學成分(重量百分比，％)為C 0. 10, Si 1. O, Mn 2. O, Cr 17. O, Ni 8. O, W: I. 5, Nb: I. O, Mo: 2. O, S 0. 02, P
O. 03，余量為Fe和不可避免的雜質。2)加料順序高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，然后加入304不銹鋼爐料，并覆蓋上除渣劑，出爐前添加少量增碳劑。3)冶煉條件設備中頻感應爐，澆注溫度1620°C — 1650°C。 對上述得到的產品力學性能和氧化增重檢測，900°C高溫性能為屈服強度大于50MPa ；200h 氧化增重小于 12mg/cm2。力學性能檢測方法按照GB/T4338-2006進行900°C高溫拉伸實驗，獲得屈服強度指標。氧化增重檢測方法合金在900°C高溫氧化200h后，連同氧化皮一起，采用天平稱重測試試樣總重量，與原始樣的差值除以試樣表面積即為(單位面積)氧化增重。實施例2 :與實施例I基本相同，不同之處在于產品的化學成分(重量百分比，%)為，
C 0. 14, Si 1. O, Mn 2. O, Cr 19. O, Ni 10. O, W: 2. O, Nb: I. 5, Mo: 2.5，
S :0. 02，P :0. 03，余量為Fe和不可避免的雜質。900°C高溫性能為屈服強度大于55MPa ；200h氧化增重小于10. 5mg/cm2。實施例3 :與實施例I基本相同，不同之處在于產品的化學成分(重量百分比，%)為，
C 0. 20, Si 1. O, Mn 2. O, Cr 19. O, Ni 11. O, W: 2.5，Nb: 2. O, Mo: 3.0，
S0. 02，P 0. 03，余量為 Fe。900°C高溫性能為屈服強度大于60MPa ；200h氧化增重小于9. 5mg/cm2。
權利要求
1.一種高耐熱性鑄造奧氏體不銹鋼，其特征在于其化學成分按重量百分比為，C:0.I O. 20%, Si ·.( I. 0%，Μη ·.( 2. 0%, Cr :17. O 19. 0%,Ni :8· O 11. 0%,ff: I. 5 2. 5%,Nb: LO 2.0%, Mo: 2. O 3.0%, S :彡O. 03%，P :彡O. 035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質元素。
2.權利要求I所述高耐熱性鑄造奧氏體不銹鋼的制備方法，包括以下步驟 1)原料準備根據產品成分要求及每爐冶煉總重量，配備合適重量的304不銹鋼主料，少量W、Nb、Mo料和增碳劑用作成分調整；使產品高耐熱性不銹鋼的化學成分按重量百分比為，C :0· I O. 20%, Si :彡 I. 0%, Mn ^ 2. 0%, Cr :17· O 19. 0%, Ni 8. O 11. 0%, W:·1.5 2. 5%，Nb: I. O 2. 0%, Mo: 2. O 3. 0%, S :彡 O. 03%,P :彡 O. 035%,余量為 Fe 和不可避免的微量雜質元素； 2)加料冶煉將高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，然后加入304不銹鋼爐料，并覆蓋上除渣劑，進行冶煉，出爐前添加少量增碳劑；澆注溫度1620°C — 1650°C。
全文摘要
本發明屬于金屬材料領域，涉及一種具有高耐熱性的奧氏體不銹鋼材料及其制備方法。所述高耐熱性鑄造奧氏體不銹鋼，其化學成分按重量百分比為，C0.1～0.20%，Si≤1.0%，Mn≤2.0%，Cr17.0～19.0%，Ni8.0～11.0%，W:1.5～2.5%,Nb:1.0～2.0%,Mo:2.0～3.0%,S≤0.03%，P≤0.035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質元素。本發明的高耐熱性鑄造奧氏體不銹鋼，其900℃高溫性能可以達到:屈服強度大于50MPa；200h(單位面積)氧化增重小于12mg/cm2。達到顯著改善高溫強度和高溫抗氧化性的效果。
文檔編號C22C38/48GK102877006SQ201210389339
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月15日 優先權日2012年10月15日
發明者胡靜, 方圓, 周吉祥 申請人:常州大學