[发明专利]高强度耐热钢新材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热钢材料，尤其涉及一种建材行业中大量应用的高强度耐热钢新材料。

背景技术

随着全球工业快速发展，资源问题已严重地摆在我们面前，因此节能降耗是我国工业发展的大方向，利润最大化是企业所追求的主要方向，生产过程降低环境污染是企业应担当的社会责任。随着我国建材行业及水泥行业的迅速发展，及生产过程的配件更换，高强度耐热钢产品的市场需求量也随之大增，如悬浮预热器内筒挂片、回转窑窑头窑尾护板以及篦冷机蓖板等，这些铸件长期与高温气体和腐蚀物料接触，即使受1200℃环境高温氧化腐蚀、又受到高温材料的冲刷磨损，使用条件非常恶劣，因此钢材产品性能直接决定着水泥热工等设备运转的稳定性。

目前，国内的水泥生产线中主要设备预热器内筒一般采用高铬镍耐热钢，如现材料（ZG40Cr25Ni20）等。由于上述耐热钢产品大都采用高镍、铬等贵金属作为主要原材料的同时还采用大量辅助材料，因此存在钢材价格成本较高，耐热耐磨性能较差使设备部件使用寿命短、稳定性差，复杂的辅助材料运用易造成环境污染，最终进一步增加了生产成本等缺点，因此开发适合水泥热工等设备抗磨耐热工况条件的高强度耐热钢新材料就显得极为迫切和重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度耐热钢新材料，解决钢材在高温环境下使用寿命不长、抗氧化性能和抗磨性能不好的问题，以及使用辅助材料多易造成铸件过程中环境污染的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种高强度耐热钢新材料，所述高强度耐热钢新材料由下列重量百分比的成分组成： 27.0～28.0%Cr、1.50～2.50%Mn、0.20～0.35%N、0.30～0.40%C、8.00～9.00% Ni、1.30～1.70%Si、≤0.030%S、≤0.040%P、余量为Fe。

由下列重量百分比的成分组成27.3～27.6%Cr、1.6～2.00%Mn、0.25～0.30%N、0.33～0.36%C、8.10～8.60% Ni、1.40～1.60%Si、≤0.030%S、≤0.040%P、余量为Fe。

适量放大Mn元素含量的作用：以提高耐温性能，以及在高温下增强耐腐蚀性能。放大Cr元素含量的作用：以提高耐高温性能、持久性能和耐腐蚀性能。适量放大N元素含量的作用是：以提高持久性能、抗高温、耐腐蚀性能。通过上述元素含量的调整，a、在高温摩擦磨损对比测试结果表明：在600℃高温，3.3N或5.3N的条件下，本发明的摩擦系数和比磨损率均小于现材料ZG40Cr25Ni20的摩擦系数和比磨损率，且在载荷5.3N的条件下，本发明的比磨损率小于现材料ZG40Cr25Ni20的比磨损率更加明显，本发明和现材料的比磨损率分别为0.00015mm³N¹m¹和0.0002 mm³N¹m¹。b、在常温力学性能及金相组织对比观察表明：现材料ZG40Cr25Ni20的室温力学性能抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为421.7Mp、273.8Mp、8.3%略低于国标GB8492-87，而本发明的指标分别为564.8Mp、360.5Mp、16.2%完全达到国标GB8492-87的标准值，通过光镜和扫描电镜照片可以看出本发明材料组织中共晶碳化合物的含量明显高于现材料组织中共晶碳化合物的含量，因此，本发明的显微硬度高于现材料的显微硬度，且本发明的显微缩孔数量明显多于分布在现材料中的显微缩孔。c、在高温氧化与高温腐蚀对比测试结果表明：在经过1000℃,100h的高温氧化后，高温氧化性能对比本发明和现材料均遵循氧化动力学抛物线规律，其抛物线速度常数分别为本发明kp₁=8.04*10^-3mg²/cm⁴*h（0-50h），kp₂=3.99*10^-3mg²/cm⁴*h（50-100h）；现材料kp₁=9.88*10^-3mg²/cm⁴*h（0-50h），kp₂=4.78*10^-3mg²/cm⁴*h（50-100h），可以看出本发明的氧抗氧化能力强于现材料，表现出较好的高温抗氧化性；高温盐腐蚀性能对比在100h、1000℃和NaCl腐蚀结束时现材料被腐蚀成大约1mm的薄片，本发明的试样厚度却明显厚于现材料，表明耐热新材料的抗高温盐腐蚀能力明显强于现材料；高温下持久性对比在900℃、应力80Mp或100Mp的条件下，现材料持久寿命分别为17分钟、5分钟，本发明分别为5小时、2小时。