專利名稱：一種奧氏體耐熱鋼及其制造方法
技術領域：
本發明涉及高合金耐熱鋼，特別是涉及奧氏體耐熱鋼及其制造方法。
背景技術：
309S耐熱鋼屬于傳統高合金耐熱鋼，其主要成分為23%的鉻和13%的鎳，合金平均含量達到36%。對比310S耐熱鋼，309S耐熱鋼的合金含量大幅降低。309S耐熱鋼主要用于退火爐等聞溫耐熱場合，其耐熱溫度最聞可達到900°C左右。但是，309S耐熱鋼的聞強度較低，限制了其在高溫下的長期使用。309S 耐熱鋼的標準成分為C 0. 08%, Si :0. 75 %, Mn :2. 00 %, P 0. 045 %, S
0.030%,Cr :22-24%,Ni :12_15%。該耐熱鋼的熱軋帶鋼工藝流程與奧氏體不銹鋼基本相同，工藝流程如下冶煉一板坯連鑄一板坯加熱一一帶鋼熱軋一帶鋼卷取一帶鋼 連續退火、酸洗----檢查----卷取、包裝。310S耐熱鋼合金含量更高，耐熱性能好于309S，其標準成分為C:0. 08%，Si
1.50%, Mn 2. 00%, P 0. 045%, S 0. 030%, Cr :24-26%, Ni :19_22%。

發明內容
本發明的目的在于提供一種奧氏體耐熱鋼。本發明的奧氏體耐熱鋼在309S熱軋耐熱帶鋼的基礎上提高了高溫強度和使用性能。為了實現上述目的，本發明的奧氏體耐熱鋼，其化學成分(重量百分比)為C:0. 10-0. 20%, Si ^ I. 00%,Mn :0. 50-2. 00%,Cr :20. 0-24. 0%,P ^ 0. 035%, S ^ 0. 035%,Ni 12. 0-15. 0%, [N] 0. 10-0. 20%, Nb :1. 00-2. 00%，其余為鐵及不可避免的雜質。本發明的另一個目的是提供上述奧氏體耐熱鋼的制造方法，該方法包括經冶煉和澆注的板坯，根據其厚度，板坯在爐時間不小于I. 0分鐘/_，抽鋼溫度為 1200-1270°C ；在900-1260°C的高溫變形區間，將板坯軋制變形至目標厚度；在900-1100°C溫度完成軋制；在500-800°C的溫度下卷取。本發明在原有309S成份中添加了 1-2%的鈮含量，并使鋼中的氮含量最高達到0. 20%。鈮在鋼中可以提高鋼的再結晶溫度，細化晶粒，阻止晶粒在高溫下的長大粗化。在一定溫度條件下，提高鋼的高溫強度，從而提高耐熱鋼的使用壽命。本發明熱鋼通過添加氮、鈮元素使鋼的高溫強度得到提高，延長了鋼的高溫使用壽命。由于帶鋼高溫強度通過鈮與鎳的金屬間化合物的析出提高高溫性能，且也能保證常規力學性能，從而可以滿足帶鋼加工條件要求。因此省掉了常規耐熱帶鋼的熱處理工序，降低了生產成本。


圖I是310S鋼與試驗剛(本發明實施例I)的高溫持久強度。
圖2是310S鋼與試驗鋼(本發明實施例I)的高溫強度比較。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明的特點和優點進行較為詳細的描述。本發明中，除非另有指明，含量均指重量百分比含量。為了實現提供改善了高溫強度和使用性能的奧氏體耐熱鋼，各個元素控制如下碳是奧氏體不銹鋼中的重要元素，碳元素可以擴大奧氏體區，提高的強度，在鋼中或以固溶形式存在，或以碳化物析出的形式存在。根據需要，通過適當的冶金方式，使碳的作用向有利于提高鋼的性能方向發展。本發明中控制c:0. 10-0. 20%，優選為0. 11-0. 19%，更優選為 0. 140-0. 160%。硅是不銹鋼冶煉中不可缺少的元素。在硅含量較低、以脫氧劑為主要作用的情況下，可以使鋼中的氧含量降低，提高鋼的純凈度。在耐熱鋼中，由于硅含量的提高，使硅含量鋼的表面氧化皮中富集，提高了氧化皮與基體鋼的附著性，使氧化皮不易與基體鋼分離，提·高了氧化皮的抗脫落性。本發明中控制SiS I. 00%，優選為0. 1-1.0%。錳是較弱的奧氏體形成元素，它在耐熱鋼中是一種脫氧劑，隨著鋼中錳含量的增力口，可顯著提高氮在鋼中的溶解度。錳、氮復合加入可以用來代替鋼中昂貴的鎳。錳還可以提高鋼的強度性能。本發明中控制Mn :0. 50-2. 00 %，優選為0. 60-1. 90 %，更優選為
0.80-1. 60%。鉻對鋼的抗氧化性和耐蝕性有著重要的作用，鉻與氧比其它元素的親和性更強，鉻與氧結合在鋼的表面形成致密的氧化膜，使氧不易再向鋼中滲透，從而防止的鋼的進一步氧化。隨著鉻含量的增加，不僅在氧化性介質中的耐蝕性增中，而且對不銹鋼的其它抗蝕性能的提高有著顯著作用。鉻與耐熱鋼中的碳在一定溫度下形成碳化物，但當碳量一定時，隨鋼中鉻含量的增加，抗氧化性能得到提高。本發明中控制Cr 20. 0-24. 0%。磷元素是鋼中的雜質元素，在310S鋼中磷元素的上限為0.035%，但是，目前耐熱鋼的合金含量高，鋼的磷含量隨著返回鋼的使用，不斷累積提高，高鉻合金耐熱鋼的脫磷成本很高，并有較大的危險性。因此在鋼的生產時，注意原料中磷含量盡可能低，不超過成分標準要求。本發明中控制P < 0.035%。硫是鋼的雜質元素，與磷不同的是，鋼中硫的去除較為容易，鋼中的硫與氧含量密切相關。在冶煉中，加強鋼的脫氧，降低鋼的氧含量，以及提高鋼的冶金渣的控制，可以很好的降低硫含量，提高耐熱鋼的加工性能和使用性能。本發明中控制S ( 0. 035%，優選地，控制 S 彡 0. 0020% O控制氧含量主要是考慮鋼中氧含量與夾雜物含量有關系，控制總氧含量可以盡可能降低夾雜物含量，提高成型性。鎳在耐熱鋼中是僅次于鉻的重要合金元素。為了提高鋼的高溫強度和奧氏體組織，必需添加足夠的鎳。鎳可以促進耐熱鋼氧化膜的穩定性，提高鋼的熱力學穩定性。因此，耐熱鋼中鉻與鎳的共存，可顯著強化鋼的耐熱性能。本發明中控制Ni :12. 0-15. 0%，優選為 12. 0-14. 0%0氮元素在耐熱鋼中的應用有很好的益處。氮是奧氏體形成元素，可以提高耐熱鋼的高溫強度，在本鋼中的成分設計中，提高氮元素的含量，使高溫強度和性能穩定性更加穩定。本發明中控制總氣含量[N] :0. 10-0. 20。當鋼中氣含量大于0. 20 后，鋼的聞溫塑性變差，熱加工能力降低，見表I。當鋼中氮含量分別達到0. 23%,0. 25%時，鋼在熱加工過程中，出現嚴重的表面裂紋缺陷。表I氮含量大于0. 20%鋼的成分及表面
權利要求
1.奧氏體耐熱鋼，其化學成分(重量百分比)為c:0.10-0. 20%, Si ( 1.00%,Mn 0. 50-2. 00 %, Cr :20. 0-24. 0 %, P ^ 0. 035 %, S ^ 0. 035 %, Ni 12. 0-15. 0%, [N]0.10-0. 20%, Nb 1. 00-2. 00%，其余為鐵及不可避免的雜質。
2.如權利要求I所述的奧氏體耐熱鋼，其特征在于，C:0. 11-0. 19%。
3.如權利要求I所述的奧氏體耐熱鋼，其特征在于，C:0. 140-0. 160%。
4.如權利要求1-3任一所述的奧氏體耐熱鋼，其特征在于，Si:0. 1-1. 0%。
5.如權利要求1-4任一所述的奧氏體耐熱鋼，其特征在于，Mn:0. 60-1. 90%。
6.如權利要求1-5任一所述的奧氏體耐熱鋼，其特征在于，Mn:0. 80-1. 60%。
7.如權利要求1-6任一所述的奧氏體耐熱鋼，其特征在于，Ni12. 0-14. 0% .
8.如權利要求1-7任一所述的奧氏體耐熱鋼的制造方法，包括如下步驟 經冶煉和澆注的板坯，根據其厚度，在爐時間不小于1.0分鐘/_，抽鋼溫度為1200-1270°C ； 在900-1260°C的高溫變形區間，將板坯軋制變形至目標厚度； 在900-1100°C溫度完成軋制； 在500-800°C的溫度下卷取。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，在冶煉中，將鋼水鉻成分控制到位，碳含量控制為0. 10-0. 16%，錳控制在0. 80-1. 60%，鉻含量控制在20-22% ;鎳含量控制在12-13. 5 % ;硫含量控制為< 0. 0020 %;鈮含量控制在1-1.5%，氮含量控制在0. 08-0. 15 %。
全文摘要
本發明涉及奧氏體耐熱鋼，其化學成分(重量百分比)為C0.10-0.20％，Si≤1.00％，Mn0.50-2.00％，Cr20.0-24.0％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni12.0-15.0％，[N]0.10-0.20％，Nb1.00-2.00％，其余為鐵及不可避免的雜質。所述鋼的制造包括經冶煉澆注的板坯，根據厚度，在爐時間不小于1.0分鐘/mm，抽鋼溫度為1200-1270℃；在900-1260℃的高溫變形區間，將板坯軋制變形至目標厚度；在900-1100℃溫度完成軋制；在500-800℃的溫度下卷取。得到的奧氏體耐熱鋼具有改善的高溫性能和使用壽命。
文檔編號C21D8/02GK102676951SQ20121014090
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者葉曉寧, 常鍔, 蘇錦 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司