一種超（超）臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼的制作方法
【專利摘要】本發明涉及耐熱奧氏體鋼，特指一種超（超）臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼，其特征在于：C≤0.1％，Si≤0.5％，Mn≤1％，Cr19~23％，Ni28~33％，Nb0.20~0.45％，Mo0.90~2.10％，Al2.51~3.02％，P≤0.04％，S≤0.01％，N0.010-0.15%，B0.001~0.010％，其余為Fe。本發明的奧氏體不銹鋼的高溫拉伸強度（600℃，≥460MPa）、持久蠕變性能（600℃、100000h的持久極限強度≥110MPa）和高溫抗氧化性（700℃、100h的氧化增重≤0.036mg/cm2）明顯優于傳統的Incoloy800奧氏體不銹鋼，可以廣泛用于超（超）臨界火力發電機組、農業工程、化工、食品、民生用具等領域。
【專利說明】一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及耐熱奧氏體鋼，特指一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼。【背景技術】
[0002]大容量、高參數的超(超)臨界火力發電機組是當前國際上火電機組的發展方向，超(超)臨界火電機組用鋼對鋼材的高溫拉伸強度、持久蠕變性能和高溫抗氧化性能提出了極高的要求；傳統的Incoloy800系列合金，成分質量分數為C < 0.1 %，Si < 1.00%，Mn ^ 1.5 %, Crl9~23 %, Ni30~35 %, A10.15~0.60 %, Ti0.15~0.60 %, Cu ^ 0.75 % ,P ( 0.045 %, S ( 0.015%,其余為Fe ;雖然具有較高的高溫拉伸強度(600°C，約為443MPa)、持久蠕變性能(600°C、100000小時的持久極限強度約為107MPa)和高溫抗氧化性(7000CUOO小時的氧化增重約為0.04mg/cm2)，但是仍然難以完全勝任大容量、高參數的超(超)臨界火力發電機組對鋼材高溫拉伸強度、持久蠕變性能和高溫抗氧化性的要求。
【發明內容】
[0003]為了滿足大容量、高參數的超(超)臨界火力發電機組對不銹鋼高溫拉伸強度、持久蠕變性能和高溫抗氧化性的苛刻要求，本發明提供了一種超(超)臨界火力發電機組用的新型奧氏體不銹鋼；與傳統的IncoloySOO系列合金相比，該鋼材在高溫拉伸強度、持久蠕變性能和高溫抗氧化性能方面體現出明顯的優勢，可以勝任超(超)臨界火力發電機組對不銹鋼相關性能的苛刻要求。
[0004]本發明通過下列技術方案實現:一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼，其特征在于:所述組分按照質量分數計算，C ^ 0.1%, Si ^ 0.5%, Mn ^ 1%, Crl5^21%,Ni28"33%, Nb0.20~0.45%, Mo0.90~2.10%, A12.51 ~3.02%, P ≤ 0.04%, S ^ 0.01%, N0.010-0.15%, B0.001-0.010%，其余為 Fe。
[0005]確定上述主要化學成分范圍的理由如下:
1.碳:碳是鋼中最普遍的合金元素。碳在奧氏體不銹鋼中是強烈形成、穩定并擴大奧氏體相區的元素，但過量加入碳元素會影響鋼的冷加工性能，并且降低鋼的耐腐蝕性能。
[0006]2.硅:硅是鋼中的脫氧元素并且提高不銹鋼的高溫抗氧化性，但硅是強烈的鐵素體形成元素，此外，當硅含量超過2%時，會促進金屬間化合物在高溫過程的析出，因此，為了使鋼材獲得奧氏體組織，并且提高奧氏體組織的穩定性，必須限制硅含量。
[0007]3.錳:錳是比較弱的奧氏體形成元素，但具有強烈穩定奧氏體組織的作用。不銹鋼中加入了適當的猛，可以降低鎳含量，降低鋼材成本。
[0008]4.鉻:鉻是強烈形成并穩定鐵素體的元素，縮小奧氏體相區；鉻是不銹鋼中最重要的元素，是鋼獲得耐腐蝕性及高溫抗氧化性的重要元素，本發明奧氏體鋼中的鉻含量范圍既能保證鋼有良好的耐腐蝕及耐高溫氧化特性，又能保證鋼材獲得奧氏體組織。
[0009]5.鎳:鎳是強烈形成并穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素；隨著奧氏體含量的增加，剛中的殘余鐵素體含量逐漸消除，但是鎳會降低鋼的熱加工性能。本發明奧氏體鋼中的鎳含量范圍既能保證鋼有良好的熱加工性能，又能保證鋼材獲得奧氏體組織。
[0010]6.鈮:鈮能夠與不銹鋼中的碳元素形成細小的碳化鈮析出相，提高不銹鋼的高溫拉伸性能和持久蠕變性能。
[0011]7.鑰:鑰是形成和穩定鐵素體并擴大鐵素體相區的元素；然而，鑰元素能夠顯著改善鋼的高溫拉伸強度和蠕變性能。
[0012]8.鋁:鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入鋁，可在高溫下形成致密、穩定、一定厚度的氧化鋁膜，提高鋼的高溫抗氧化性，但是鋁會影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0013]9.磷:磷是鋼在冶煉過程中極難避免的有害元素，應盡量控制在0.04%(質量分數)以下。
[0014]10.硫:硫是鋼在冶煉過程中極難避免的有害元素，應盡量控制在0.01% (質量分數)以下。
[0015]11.氮:氮是強烈形成并穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素；氮屬于固溶強化元素，氮的加入可以顯著提高鋼的高溫拉伸強度。
[0016]12.硼:硼能夠提高鋼的高溫抗拉強度，提高晶界穩定性；但是，硼容易在晶界偏析，影響鋼的持久蠕變性能，因此必須限制硼含量。
[0017]與傳統的Incoloy800系列合金相比，本發明的新型奧氏體不銹鋼具有更加優異的高溫拉伸強度、持久蠕變性能和高溫抗氧化性。
【具體實施方式】
[0018]實施例:
材料 I (質量分數):0.077%C,0.47%Si,0.83%Mn,0.0029%S,0.0082%Ρ、29.73%NiU7.84%Cr、
0.39%Nb、2.03%Mo、2.73%A1、0.0086% B、0.016%N、余者為 Fe。
[0019]材料2(質量分數):0.095%C、0.46%S1、0.32%Μη、0.0041%S、0.009%Ρ、31.16%N1、18.37%Cr、
0.29%Nb、0.93%Mo、2.52%A1、0.0062% B、0.013%N、余者為 Fe。
[0020]材料采用真空爐冶煉，去冒口及鋼錠底部進行鍛造，鍛造工藝為:加熱溫度1100°C，加熱2小時，保溫半小時，開鍛溫度1030°C，終鍛溫度960°C，然后在1060°C下進行固溶處理保溫I小時后，水冷至室溫。
本發明涉及的奧氏體不銹鋼可以根據需要進行鑄造或軋制成材，然后鍛打，工藝為:加熱溫度1100°C，加熱2小時，保溫半小時，開鍛溫度1030°C，終鍛溫度960°C，合金經鍛打成坯，然后經過機械加工成零件。
[0021]本發明的兩個實施例中的奧氏體不銹鋼及Incoloy800奧氏體不銹鋼高溫拉伸強度、持久極限強度和高溫抗氧化性如表1所示。
[0022]表1實施例中的奧氏體不銹鋼及InCOlOy800奧氏體不銹鋼高溫拉伸強度、
持久極限強度和高溫抗氧化性對比
【權利要求】
1.一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼，其特征在于:所述組分按照質量分數計算，C ≤ 0.1 %，Si ≤ 0.5 %，Mn ≤ I %，Crl9~23 %，Ni28~33 %，Nb0.20~0.45 %，Mo0.90^2.10%, A12.51~3.02%, P ( 0.04%, S ^ 0.01%, N 0.010-0.15%, B0.ΟΟ1~Ο.010%,其余為Fe。
2.如權利要求1所述的一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼，其特征在于:0.077%C、0.47%S1、0.83%Μη、0.0029%S、0.0082%Ρ、29.73%N1、17.84%Cr、0.39%Nb、2.03%Mo、 2.73%A1、0.0086% B、0.016%N、余者為 Fe。
3.如權利要求1所述的一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼，其特征在于:0.095%C、0.46%S1、0.32%Μη、0.0041%S、0.009%P、31.16%N1、18.37%Cr、0.29%Nb、0.93%Mo、2.52%A1、0.0062% B、0.013%N、余者為 Fe。
4.如權利要求1所述的一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼的鍛造方法，采用真空爐冶煉，去冒口及鋼錠底部進行鍛造，其特征在于鍛造工藝為:加熱溫度1100°C，加熱2小時，保溫半小時，開鍛溫度1030°C，終鍛溫度960°C，然后在1060°C下進行固溶處理保溫I小時后，水冷至室溫。
5.如權利要求1所述的一種超(超)臨界火電機組用新型奧氏體不銹鋼的鍛打方法，根據需要進行鑄造或軋制成材，然后鍛打，其特征在于鍛打工藝為:加熱溫度110(TC，加熱2小時，保溫半小時，開鍛溫度1030°C，終鍛溫度960°C，合金經鍛打成坯，然后經過機械加工成零件。
【文檔編號】C22C30/00GK103774056SQ201410013684
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】程曉農, 李冬升, 郭順, 戴起勛, 莊建新 申請人:江蘇大學, 江蘇銀環精密鋼管股份有限公司