本發明屬于熱處理技術領域，具體為一種控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法。

背景技術：
目前火電機組使用的600℃超超臨界機組鑄鋼部件主要采用傳統鐵素體耐熱鋼，為了提升能效、降低污染和延長部件使用持久性，部分鑄件已被更高性能的新型鐵素體耐熱鋼所代替。與傳統的鐵素體耐熱鋼相比，新型鐵素體耐熱鋼中B含量大幅提升至100ppm。鋼中的B元素主要有三種存在形式，一是固溶在基體中的B；二是晶界處偏析的B，因B元素在α-鐵素體中的固溶度極低，易在凝固過程中在晶界和亞晶界處產生偏析。這部分B原子與C原子替換形成M23(C,B)6相，對遷移界和位錯施加釘扎力，在蠕變過程中對馬氏體組織的演化起到抑制作用；三是形成BN相，是由于基體中的B與同為強偏析元素的N在凝固過程中形成的BN析出相，一般尺寸較大，達到幾個微米，而較大的BN相(>1μm)將抵消基體中B和N的固溶強化效果。9wt％Cr系鐵素體耐熱鋼中BN相是在1200℃時開始析出，尺寸具有隨冷卻速度的增加而減小的趨勢。目前，對于鋼中析出相形態及分布的熱處理方法的相關專利較為稀少，如:“控制Al-Cu-Mg-Mn合金中含Mn相均勻彌散析出的熱處理方法(CN105239029A)”，材料經過緩慢階段升溫至410～470℃長期保溫再緩慢升溫至470～530℃，充分均勻化，達到Mn相均勻彌散分布的目的。“納米析出相強化及控制的超細晶粒馬氏體鋼的制備方法(CN101713046B)”中的熱處理方法主要指是鋼板經過熱連軋+冷軋工藝后，進行850～980℃保溫10min后的淬火處理。“相變控制氮化物析出硬化型調質鋼(CN1368560A)”在熱處理方面，實行1050～1250℃擴散退火，并進行二次回火。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，能有效的細化耐熱鋼中BN相尺寸，并且提升該鋼的抗拉強度和蠕變性能。本發明的技術方案是：一種控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，包括如下步驟：(1)將工件以400～500℃/h加熱至1200～1250℃，保溫1～2h，放入超速淬火油中淬火；(2)將工件以90～110℃/h加熱至1050～1150℃，保溫2～4h，風冷至室溫；(3)將工件以90～110℃/h加熱至710～750℃，保溫1～4h，爐冷。所述的控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，超超臨界耐熱鋼按重量百分比化學組成為：C：0.08～0.15％；Si：0.15～0.3％；Mn：0.7～1.1％；Cr：9.0～11.0％；Mo：0.5～1.0％；Co：2.5～3.5％；Re：0.3～0.6％；Zr：0.1～0.2％；V：0.1～0.2％；Nb：0.05～0.08％；N：0.02～0.03％；B：0.008～0.014％，余量是Fe和雜質。所述的控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，雜質為：P≤0.01％；S≤0.001％；Cu≤0.02％。所述的控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，優選地，將工件以450℃/h加熱至1250℃，保溫1h，放入超速淬火油中淬火。所述的控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，優選地，將工件以100℃/h加熱至1120℃，保溫3h，風冷至室溫。所述的控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，優選地，將工件以90℃/h加熱至730℃，保溫3h，爐冷。本發明的設計思想是：本發明控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法的設計思路來自鋼中BN相凝固過程的機理研究，通過較高的加熱溫度將鋼中BN相重熔，并且利用BN相隨冷卻速度增加尺寸減小的特點采用超速淬火油進行快速冷卻，控制BN相的尺寸，由于快速冷卻強化了材料的強度，卻降低了材料的韌性，因此配合隨后的二次奧氏體化工藝，在保證穩定BN相的基礎上重新得到致密的馬氏體組織，配合高溫回火獲得高強度、高韌性的超超臨界耐熱鋼鑄件。本發明的優點及有益效果是：1、本發明提出通過熱處理工藝設計(高溫淬火+高溫正火+一次高溫回火)控制新型鐵素體耐熱鋼中BN相的形態，獲得細小、彌散分布BN相的工藝控制技術，增強其在鋼中的析出強化效果，提升耐熱鋼綜合使用性能。與所涉及通過熱處理方法調控鋼中析出相的相關專利文獻相比，存在較大差異。2、本發明提供的熱處理方法，能有效控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態尺寸，細化基體中BN相并彌散分布，提高其力學性能。3、采用本發明獲得超超臨界耐熱鋼的力學性能如下：抗拉強度：σb＝750～850MPa，屈服強度：σ0.2＝650～750MPa，伸長率：A＝35～45％，斷面收縮率：Z＝45～55％。4、采用本發明獲得超超臨界耐熱鋼的高溫持久試驗使用性能如下：在溫度650℃、應力240～260N/mm2下，斷裂時間T≥300小時。附圖說明圖1為實施例1中BN相形貌。圖2為實施例2中BN相形貌。圖3為實施例3中BN相形貌。圖4為實施例4中BN相形貌。具體實施方式在具體實施過程中，本發明通過采用真空感應爐中初煉，再經電渣重熔精煉，澆注成型，鑄件經900±20℃保溫8～12h后，退火緩冷出爐至室溫，再經加熱至1120～1170℃、保溫2～4h、空冷至室溫的奧氏體化工藝，以及加熱至710～750℃、保溫2～4h、爐冷至室溫的回火工藝處理，得到超超臨界耐熱鋼，其重量百分比化學組成為：C：0.08～0.15％；Si：0.15～0.3％；Mn：0.7～1.1％；Cr：9.0～11.0％；Mo：0.5～1.0％；Co：2.5～3.5％；Re：0.3～0.6％；Zr：0.1～0.2％；V：0.1～0.2％；Nb：0.05～0.08％；N：0.02～0.03％；B：0.008～0.014％，余量是Fe和雜質。下面通過具體實施例對本發明進一步詳細說明。實施例1：本實施例中，超超臨界鑄件用耐熱鋼按重量百分比化學組成為：C：0.15％；Si：0.15％；Mn：1.1％；Cr：9.0％；Mo：1.0％；Co：2.5％；Ce：0.6％；Zr：0.1％；V：0.2％；Nb：0.05％；N：0.03％；B：0.008％，余量是Fe和雜質，所述雜質為：P≤0.01％；S≤0.001％；Cu≤0.02％。本實施例中，控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，步驟如下：(1)將工件以450℃/h加熱至1250℃，保溫1h，放入超速淬火油(如：煙臺恒鑫化工科技有限公司生產的THIF-516超速淬火油)中淬火至室溫；(2)將工件以110℃/h加熱至1150℃，保溫2h，風冷至室溫；(3)將工件以110℃/h加熱至750℃，保溫2h，爐冷至室溫。如圖1所示，從BN相形貌上看，通過本實施例控制鐵素體耐熱鋼中BN相的形態，獲得細小、彌散分布BN相，基體中BN相平均尺寸為1.8μm。本實施例超超臨界耐熱鋼的力學性能指標應達到如下：抗拉強度：σb＝770MPa；屈服強度：σ0.2＝680MPa；伸長率：A＝36.3％；斷面收縮率：Z＝46.1％；本實施例超超臨界耐熱鋼的高溫持久試驗：實驗條件：溫度650℃；應力251N/mm2；斷裂時間T＝311小時。實施例2：本實施例中，超超臨界鑄件用耐熱鋼按重量百分比化學組成為：C：0.08％；Si：0.3％；Mn：0.7％；Cr：11.0％；Mo：0.5％；Co：3.5％；Ce：0.3％；Zr：0.2％；V：0.1％；Nb：0.08％；N：0.02％；B：0.014％，余量是Fe和雜質，所述雜質為：P≤0.01％；S≤0.001％；Cu≤0.02％。本實施例中，控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，步驟如下：(1)將工件以400℃/h加熱至1200℃，保溫2h，放入超速淬火油(如：山東大德熱處理科技有限公司生產的蛟龍-1018超速淬火油)中淬火至室溫；(2)將工件以100℃/h加熱至1100℃，保溫4h，風冷至室溫；(3)將工件以90℃/h加熱至710℃，保溫4h，爐冷至室溫。如圖2所示，從BN相形貌上看，通過本實施例控制鐵素體耐熱鋼中BN相的形態，獲得細小、彌散分布BN相，基體中BN相平均尺寸為1.5μm。本實施例超超臨界耐熱鋼的力學性能指標應達到如下：抗拉強度：σb＝790MPa；屈服強度：σ0.2＝685MPa；伸長率：A＝37.2％；斷面收縮率：Z＝47.1％；本實施例超超臨界耐熱鋼的高溫持久試驗：實驗條件：溫度650℃；應力248N/mm2；斷裂時間T＝305小時。實施例3：本實施例中，超超臨界鑄件用耐熱鋼按重量百分比化學組成為：C：0.14％；Si：0.17％；Mn：0.8％；Cr：9.4％；Mo：0.7％；Co：2.8％；Ce：0.32％；Zr：0.12％；V：0.15％；Nb：0.06％；N：0.024％；B：0.011％，余量是Fe和雜質，所述雜質為：P≤0.01％；S≤0.001％；Cu≤0.02％。本實施例中，控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，步驟如下：(1)將工件以430℃/h加熱至1220℃，保溫1h，放入超速淬火油(如：南通潤澤工業油料有限公司生產的RZQuench18C超速淬火油)中淬火至室溫；(2)將工件以100℃/h加熱至1140℃，保溫3h，風冷至室溫；(3)將工件以100℃/h加熱至740℃，保溫3h，爐冷至室溫。如圖3所示，從BN相形貌上看，通過本實施例控制鐵素體耐熱鋼中BN相的形態，獲得細小、彌散分布BN相，基體中BN相平均尺寸為1.1μm。本實施例超超臨界耐熱鋼的力學性能指標應達到如下：抗拉強度：σb＝795MPa；屈服強度：σ0.2＝685MPa；伸長率：A＝37.9％；斷面收縮率：Z＝49.4％；本實施例超超臨界耐熱鋼的高溫持久試驗：實驗條件：溫度650℃；應力255N/mm2；斷裂時間T＝332小時。實施例4：本實施例中，超超臨界鑄件用耐熱鋼按重量百分比化學組成為：C：0.09％；Si：0.2％；Mn：0.9％；Cr：10.0％；Mo：0.8％；Co：3.0％；Ce：0.4％；Zr：0.15％；V：0.2％；Nb：0.08％；N：0.025％；B：0.013％，余量是Fe和雜質，所述雜質為：P≤0.01％；S≤0.001％；Cu≤0.02％。本實施例中，控制超超臨界耐熱鋼中BN相形態的熱處理方法，步驟如下：(1)將工件以450℃/h加熱至1250℃，保溫1h，放入超速淬火油(如：南京航達熱加工材料研究所生產的NH-B型超速淬火油)中淬火至室溫；(2)將工件以100℃/h加熱至1120℃，保溫3h，風冷至室溫；(3)將工件以90℃/h加熱至730℃，保溫3h，爐冷至室溫。如圖4所示，從BN相形貌上看，通過本實施例控制鐵素體耐熱鋼中BN相的形態，獲得細小、彌散分布BN相，基體中BN相平均尺寸為700nm。本實施例超超臨界耐熱鋼的力學性能指標應達到如下：抗拉強度：σb＝800MPa；屈服強度：σ0.2＝730MPa；伸長率：A＝41.5％；斷面收縮率：Z＝50.3％；本實施例超超臨界耐熱鋼的高溫持久試驗：實驗條件：溫度650℃；應力245N/mm2；斷裂時間T＝342小時。