[发明专利]一种含铬铁素体耐热钢的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铬铁素体耐热钢的热处理方法，尤其涉及一种含9%-12%铬铁素体耐热钢的热处理方法，属于金属材料热加工技术领域。

背景技术

近年来，随着国民经济的高速发展，国内大部分地区出现了用电紧张的局面，大力发展电力建设迫在眉睫。我国作为“富煤、缺油、少气”的资源性国家，火力发电是主要的发电方式，这种状况在今后很长一段时间内将会继续保持下去，而我国火电机组平均煤耗水平约为357g/kWh，平均热效率约为33%，远低于先进工业国家40%的平均热效率。目前，我国火力发电机组参数正由亚临界参数（16.77MPa、540℃）向超临界参数（25.0MP、540℃-566℃）、超超临界参数(24.0-30.0MPa、580℃-610℃）及以上发展。为了满足这一实际需求，多年来，钢铁和电力行业一直致力于新型耐热钢的研究和开发，特别是9%-12%Cr(质量分数)的高铬铁素体耐热钢的发展。该系列耐热钢由于具有很高的强韧性、抗蠕变性能，以及良好的抗高温氧化和抗腐蚀性能而备受关注，并成为热电厂中主要设备用材的主选或更新换代材料，目前各国都在积极开展相关的研究与开发。

目前关于9%-12%Cr铁素体耐热钢的研究主要集中在合金优化设计、强度退化机理、蠕变强度预测、高温服役组织变化等方面。对于该系列钢的热加工处理方面的研究较少，这主要是由于人们对其处理方式形成了固有的模式——即正火回火处理。以该系列钢中具有代表性的T91钢为例，在常规的正火回火处理制度(1050°C×1h,空冷,750°C×2h,空冷)下，作为析出强化相的MX相（其中M为Nb、V，X为C、N，以下简称MX相）主要分布于晶内，而M₂₃C₆（M主要为Cr）相则主要分布于原奥氏体晶界，且M₂₃C₆相的体积分数远大于MX相。MX相和M₂₃C₆相是保证9%-12%Cr铁素体耐热钢在高温服役时强度的重要保证，因此通过调控析出相的析出行为而优化两者的析出形态及尺寸显得尤为重要。

在公开号CN101151388的专利中，提出了一种9%-12%Cr铁素体耐热钢，公开号CN101680065的专利公开了一种7%-13%Cr铁素体耐热钢。但以上两者都是注重于钢铁成分的优化，对于其处理方式没有任何描述。在公开号CN101565798的专利中，对一种11%-13%Cr铁素体耐热钢提出了独特的处理方式，但其主要目的是通过变形处理方式获得一定体积分数的铁素体及减小铁素体晶粒尺寸，众所周知小晶粒尺寸不利于长时蠕变，因此此种方式在实际生产应用中缺乏应用前景。

发明内容

本发明的目的是提出一种含铬铁素体耐热钢的热处理方法，特别是含V、Nb等强碳氮化物形成元素的铁素体耐热钢的热处理方法，通过在铁素体耐热钢传统的正火回火热处理工艺中加入中温热处理，以细化M₂₃C₆相，并提升MX相含量，提高耐热钢的性能。

本发明提出的含铬铁素体耐热钢的热处理方法，该铁素体耐热钢中各元素的重量百分比为：

余量为Fe，其特征在于该热处理方法包括以下步骤：

（1）将铁素体耐热钢部件加热到1050℃～1250℃，保温1～2小时；

（2）将步骤（1）的铁素体耐热钢部件降温至800℃～900℃，保温1～2小时后，水淬至室温；

或：将步骤（1）的铁素体耐热钢部件降温至800℃～900℃，对铁素体耐热钢部件进行变形处理，使铁素体耐热钢部件的厚度缩小20%～70%，保温1～2小时，水淬至室温；

（3）将步骤（2）的铁素体耐热钢部件加热至700℃～800℃，保温1～5小时，空冷至室温。