[发明专利]一种奥氏体耐热钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高合金耐热钢，特别是涉及奥氏体耐热钢及其制造方法。

背景技术

309S耐热钢属于传统高合金耐热钢，其主要成分为23％的铬和13％的镍，合金平均含量达到36％。对比310S耐热钢，309S耐热钢的合金含量大幅降低。309S耐热钢主要用于退火炉等高温耐热场合，其耐热温度最高可达到900℃左右。但是，309S耐热钢的高强度较低，限制了其在高温下的长期使用。

309S耐热钢的标准成分为：C：0.08％，Si：0.75％，Mn：2.00％，P：0.045％，S：0.030％，Cr：22-24％，Ni：12-15％。该耐热钢的热轧带钢工艺流程与奥氏体不锈钢基本相同，工艺流程如下：冶炼---板坯连铸---板坯加热----带钢热轧---带钢卷取---带钢连续退火、酸洗----检查----卷取、包装。

310S耐热钢合金含量更高，耐热性能好于309S，其标准成分为：C：0.08％，Si：1.50％，Mn：2.00％，P：0.045％，S：0.030％，Cr：24-26％，Ni：19-22％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种奥氏体耐热钢。本发明的奥氏体耐热钢在309S热轧耐热带钢的基础上提高了高温强度和使用性能。

为了实现上述目的，本发明的奥氏体耐热钢，其化学成分(重量百分比)为：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％，其余为铁及不可避免的杂质。

本发明的另一个目的是提供上述奥氏体耐热钢的制造方法，该方法包括：

经冶炼和浇注的板坯，根据其厚度，板坯在炉时间不小于1.0分钟/mm，抽钢温度为1200-1270℃；

在900-1260℃的高温变形区间，将板坯轧制变形至目标厚度；

在900-1100℃温度完成轧制；

在500-800℃的温度下卷取。

本发明在原有309S成份中添加了1-2％的铌含量，并使钢中的氮含量最高达到0.20％。铌在钢中可以提高钢的再结晶温度，细化晶粒，阻止晶粒在高温下的长大粗化。在一定温度条件下，提高钢的高温强度，从而提高耐热钢的使用寿命。本发明热钢通过添加氮、铌元素使钢的高温强度得到提高，延长了钢的高温使用寿命。由于带钢高温强度通过铌与镍的金属间化合物的析出提高高温性能，且也能保证常规力学性能，从而可以满足带钢加工条件要求。因此省掉了常规耐热带钢的热处理工序，降低了生产成本。

附图说明

图1是310S钢与试验刚(本发明实施例1)的高温持久强度。

图2是310S钢与试验钢(本发明实施例1)的高温强度比较。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的特点和优点进行较为详细的描述。

本发明中，除非另有指明，含量均指重量百分比含量。

为了实现提供改善了高温强度和使用性能的奥氏体耐热钢，各个元素控制如下：

碳是奥氏体不锈钢中的重要元素，碳元素可以扩大奥氏体区，提高的强度，在钢中或以固溶形式存在，或以碳化物析出的形式存在。根据需要，通过适当的冶金方式，使碳的作用向有利于提高钢的性能方向发展。本发明中控制C：0.10-0.20％，优选为0.11-0.19％，更优选为0.140-0.160％。

硅是不锈钢冶炼中不可缺少的元素。在硅含量较低、以脱氧剂为主要作用的情况下，可以使钢中的氧含量降低，提高钢的纯净度。在耐热钢中，由于硅含量的提高，使硅含量钢的表面氧化皮中富集，提高了氧化皮与基体钢的附着性，使氧化皮不易与基体钢分离，提高了氧化皮的抗脱落性。本发明中控制Si≤1.00％，优选为0.1-1.0％。

锰是较弱的奥氏体形成元素，它在耐热钢中是一种脱氧剂，随着钢中锰含量的增加，可显著提高氮在钢中的溶解度。锰、氮复合加入可以用来代替钢中昂贵的镍。锰还可以提高钢的强度性能。本发明中控制Mn：0.50-2.00％，优选为0.60-1.90％，更优选为0.80-1.60％。