[发明专利]一种耐热钢的热处理强化新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料领域，特别是一种为获得具有优异高温力学性能的耐热钢的热处理强化新工艺。

背景技术

由于电力工业是国民经济发展的现行部分，其为工业和国民经济其它部门提供基本动力，是一个国家经济持续、健康发展的关键所在。当今虽然提倡环保，大力发展水电、风电等清洁能源，但鉴于我国的实际情况，国家的电力供应在很长一段时期内仍将很大程度上依赖于火力发电。因此，随着我国经济的快速发展，提高火电机组的热效率是一项重要和紧迫的任务。而火电机组效率的提高主要在于提高蒸汽的压力和温度。这就对火电机组的相关设备用钢特别是锅炉用钢的力学性能、尤其是高温力学性能提出了更高的要求，例如要求钢材在高温下具有足够的持久强度、蠕变强度、抗氧化行、耐腐蚀性、组织稳定性，以及还应具有良好的焊接性和冷热加工性能。

9Cr-1Mo系列耐热钢具有良好的强韧性、抗蠕变性、优异的高温抗氧化性和耐腐蚀性能，是一种广泛应用于火力发电厂动力等设备的耐热钢材，并且在世界范围内，对于9Cr-1Mo耐热钢的研究及改良一直是热门课题。时至今日，关于9Cr-1Mo耐热钢的开发及改良的研究热情非但没有衰减，反而随着能源短缺的日益严重而变更更为迫切。

发明内容

本发明的目的即在于通过调整9Cr-1Mo系列耐热钢的成分以及热处理工艺，获得一种高温力学性能优异的耐热钢。

本发明所采用的技术方案如下：一种耐热钢的热处理强化新工艺，其特征在于：

所述耐热钢的成分为，以重量百分含量计(％)，包含：C 0.09-0.11，Si 0.06-0.3，Mn 0.5-0.7，Cr 8-9，Mo 0.95-1.05，P≤0.008，S≤0.006，Ni 0.25-0.35，Cu 0.03-0.05，V 0.15-0.20，Nb 0.09-0.11，Al 0.01-0.02，Ti 0.005-0.01，N 0.02-0.04，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述热处理强化为，将耐热钢在1150-1200℃条件下加热1.5-2h，随后空冷到220-250℃，保温1.5-2h后，再以25-30℃/min的升温速率加热到700-750℃高温回火1.5-2h，之后空冷至室温。

本发明的优点是：在9Cr-1Mo的基础上，合理优化了钢的组分，通过各种微量元素的合理添加及协调作用，能够有效细化MX以及M₂₃C₆等碳化物；同时，独特的热处理工艺和参数选择，有效提高了硬度、抗蠕变断裂等力学性能。

具体实施方式

下面，通过具体的实施例对本发明进行详细说明。

一种耐热钢的热处理强化新工艺，其特征在于：

所述耐热钢的成分具体为，以重量百分含量计(％)，包含：C 0.1，Si 0.15，Mn 0.6，Cr8.5，Mo 1，P 0.006，S 0.006，Ni 0.3，Cu 0.04，V 0.17，Nb 0.1，Al 0.01，Ti 0.008，N 0.03，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述热处理强化为，将浇注成型的耐热钢在1180℃条件下加热1.8h，随后空冷到240℃，保温1.8h后，再以27℃/min的升温速率加热到730℃高温回火2h，之后空冷至室温。

本发明的耐热钢的硬度约为HV300，略高于普通9Cr-1Mo耐热钢HV250的水平；而在650℃、110MPa条件下的蠕变断裂时间超过3000小时，远远超过普通9Cr-1Mo耐热钢1000小时的水平。