[其他]鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101987000006813
• 申請(qǐng)日: 1987-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1004556B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯國(guó)榮;何淑萍;胥繼華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院
• 代理公司: 冶金專利事務(wù)所
• 代理人: 成光祜

本發(fā)明是一種較為經(jīng)濟(jì)的鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼。該鋼的主要特征是不含鎳，錳含量較低，合金的總含量低，比較經(jīng)濟(jì)。該鋼在９００℃溫度下具有良好的抗氧化性、抗硫腐蝕性和耐磨性，有較高的高溫強(qiáng)度和較好的高溫沖擊韌性，該鋼可采用電爐或非真空感應(yīng)爐冶煉，鋼的鑄造性能好，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便。本發(fā)明主要適用于高溫條件下有硫腐蝕和磨料磨損的零部件。

本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域，是一種鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼。主要適用于冶金、建材等工業(yè)在900℃溫度下工作的零部件，如水泥窯冷卻機(jī)的揚(yáng)料斗等。

為了節(jié)約貴重的鉻鎳元素，代替鉻鎳型耐熱鋼，國(guó)內(nèi)外相繼發(fā)展了較經(jīng)濟(jì)的鉻錳氮型耐熱鋼，如我國(guó)的3Cr19Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N等。這些鋼因其不含鎳或少含鎳，均比鉻鎳鋼經(jīng)濟(jì);但鋼中含錳量達(dá)12%，因含錳量太高，對(duì)鋼的高溫抗氧化性和抗高溫燃?xì)飧g性有不利的作用，使其高溫下的耐蝕性能較差，氧化增重速度較快。

本發(fā)明的目的在于提供一種在900℃下有良好的高溫抗氧化性、抗硫腐蝕性及耐磨性，并有較高強(qiáng)度和沖擊韌性的鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼。

為了達(dá)到上述目的，除了保證足夠的鉻、碳、氮含量外，還大大降低錳含量。

鉻是本發(fā)明保證具有足夠抗氧化性和抗硫腐蝕性的主要合金元素，鉻含量不能低于17%。本發(fā)明的基體組織是奧氏體，為了節(jié)鎳，需用錳、碳、氮代替鎳，以便形成和穩(wěn)定奧氏體組織。用6%左右的錳代部分鎳，其余鎳由碳、氮代替，要求碳+氮含量不能低于0.45%，否則不能形成單一的奧氏體組織。碳和氮在鋼中能提高鋼的高溫強(qiáng)度和硬度，改善鋼的鑄造性能。氮的含量不能超過(guò)0.3%，否則鑄件內(nèi)部容易產(chǎn)生氣泡缺陷。由于錳含量降低。減少了錳對(duì)鋼的抗高溫腐蝕性能的不利作用，改善鋼的抗循環(huán)氧化性能，900℃溫度下的氧化增重速度明顯降低，氧化皮不易脫落。另外，由于碳含量較高，具有較高的高溫強(qiáng)度。

根據(jù)上述考慮，本發(fā)明鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼的具體化學(xué)成分（重量%）如下：C0.4～0.6%，Cr17～19%，Mn5～7%，N0.2～0.3%，Si1.0～2.0%。

本發(fā)明可采用電爐或非真空感應(yīng)爐冶煉，鑄造性能良好，可采用砂模鑄型澆鑄成各種形狀的零部件，也可進(jìn)行鍛或軋，加工成板材，棒材等。鑄態(tài)下的金相組織為奧氏體。使用前，鑄件不需進(jìn)行熱處理，故工藝簡(jiǎn)單。

通過(guò)試驗(yàn)表明，該鋼具有較高的高溫瞬時(shí)拉伸強(qiáng)度和良好的抗氧化性能。在900℃溫度下鑄態(tài)的抗拉強(qiáng)度σb≥18kgf/mm₂;800℃下的沖擊韌性μ_K≥8.5kg·M/cm²，該鋼經(jīng)長(zhǎng)期時(shí)效后，由于在奧氏體基體上析出了分布均勻的細(xì)顆粒狀的碳化物，使硬度顯著提高，在800℃時(shí)效2000小時(shí)后硬度Hv＞465，900℃抗拉強(qiáng)度提高到21kgf/mm²，此外，該鋼在900℃下循環(huán)氧化100小時(shí)的氧化增重速度小于0.070g/m²·h，且氧化皮不剝落。本發(fā)明還具有良好的抗高溫硫腐蝕性能和抗磨損性能，使之延長(zhǎng)了零部件的使用壽命，得到了與高鉻鎳鋼（如Cr25Ni20、Cr25Ni15等）同等的使用效果。

本發(fā)明與現(xiàn)有的鉻鎳型或鉻錳氮型奧氏體耐熱鋼相比，其特點(diǎn)是鋼中不含貴重元素鎳，且錳含量也較低，鋼的總合金含量低。比較經(jīng)濟(jì);碳含量較高，奧氏體組織穩(wěn)定，高溫強(qiáng)度高，耐磨性好;由于錳含量降低，抗氧化性能得到提高，抗硫腐蝕性能有所改善。表1列舉了本發(fā)明與3Cr19Mn12Si2N鋼的性能對(duì)比。

表1 本發(fā)明與3Cr19Mn12Si2N的性能對(duì)比

實(shí)施例

按照所設(shè)計(jì)的化學(xué)成分范圍，在500kg中頻感應(yīng)爐上冶煉了三爐本發(fā)明鋼種，其具體化學(xué)成分如表2所示。

熔煉后，鋼水澆鑄成水泥窯冷卻機(jī)揚(yáng)料斗，該鑄件是用砂模鑄型澆鑄而成;與此同時(shí)，每一爐鋼水還澆鑄一些園棒，為測(cè)定該爐鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能和抗氧化性能等提供試料。