[发明专利]一种新型的铁素体耐热铸钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于合金钢领域，尤其涉及一种新型铁素体耐热铸钢及其生产方法，此耐热铸钢在850℃以上具有较好的高温抗氧化、高温抗疲劳性及抗裂纹性的，这种材料尤其适合制造汽车发动机涡轮排气歧管、锅炉、热阀体等零部件，具有显著的高性能、成本低的特点，具有广阔的应用前景。

背景技术

耐热铸钢中耐热性能较好的主要有奥氏体耐热铸钢和铁素体耐热铸钢：奥氏体耐热铸钢耐热性能较好，主要是通过加入较多的铬、镍等贵金属来提高耐热性能，因此生产成本较高，而铁素体耐热铸钢在贵金属镍方面加入量较少，生产成本大大降低，但是其耐热性能较差。而随着全球对节能减排要求的日益苛刻，耐热铸件的质量要求越来越高，同时生产成本也在增加。因此，为了提高产品竞争力和企业经济效益，同时满足客户对耐热铸钢的质量要求，迫切需要开发一种新型的高性能低成本的耐热铸钢材料。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种新型的铁素体耐热铸钢及其生产方法，由该材料浇注的铸件具有较好的高温抗氧化性、高温热疲劳性及高温抗裂纹性等特点，同时具有低成本、铸造性好等优点。

本发明一种新型的铁素体耐热铸钢，它由以下元素按重量百分比（wt%）组成：C：0.15-0.55%，Si：0.3-1.5%，Mn：0.5-2.0%，P：≤0.05%，S：0.05-0.15%，Cr：12-18%，Ni：0-1.8%，N：0.01-0.1%，Re: 0.1-1.0%，Mo：0-2%，Nb：0-4%，Fe余量。

本发明铁素体耐热铸钢的生产方法为：（1）配料：按铁素体耐热铸钢的化学成分，称取所需重量的废钢、增碳剂、铬铁、镍板、氮化铬铁、稀土合金、钼铁、铌铁、硫铁、锰铁、硅铁等炉料；（2）熔炼：中频感应电炉冷炉启动前，先装入废钢、增碳剂、铬铁、钼铁等炉料、待钢水熔化后扒渣加入镍板、铌铁，当钢液温度达到1500℃时加入氮化铬铁、硫铁、稀土合金，快速升温至1600℃以上时，快速炉前金相后加入硅铁、锰铁、硅钙进行脱氧，当钢水温度达到1660℃时迅速出钢；（3）出钢、浇注：出钢前浇包包衬要烘烤透彻，浇包内加入少许铝块进行终脱氧；钢水出完后迅速扒渣并在浇注过程中挡渣；浇注结束后，待铸型冷却后，开箱即获得铁素体耐热铸钢。

本发明铁素体耐热铸钢采用中频感应电炉熔炼获得，通过合理的熔炼工艺生产得到。本发明铁素体耐热铸钢优化了传统铁素体耐热铸钢的化学成分，通过少加铬、少加镍或不加镍合金，采用微量的氮、稀土、铌、钼等元素取代，提高铁素体耐热铸钢的高温性能，从而获得一种新型的铁素体耐热铸钢新材料，其常温抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥400MPa，伸长率≥1%，由该材料浇注的零部件的耐高温温度达到850℃以上。本发明铁素体耐热铸钢可以替代铬镍奥氏体耐热铸钢，具有高性能低成本特点，适合制作涡轮排气歧管、锅炉、热阀体等零部件。

附图说明

图1为本发明实施例1的金相组织图；

图2为本发明实施例2的金相组织图；

图3为本发明实施例3的金相组织图；

图4为本发明实施例4的金相组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细的说明。

本发明一种新型的铁素体耐热铸钢，它由以下元素按重量百分比（wt%）组成：C：0.15-0.55%，Si：0.3-1.5%，Mn：0.5-2.0%，P：≤0.05%，S：0.05-0.15%，Cr：12-18%，Ni：0-1.8%，N：0.01-0.1%，Re: 0.1-1.0%，Mo：0-2%，Nb：0-4%，余量为Fe。

本发明铁素体耐热铸钢的生产方法为：（1）配料：按铁素体耐热铸钢的化学成分，称取所需重量的废钢、增碳剂、铬铁、镍板、氮化铬铁、稀土合金、钼铁、铌铁、硫铁、锰铁、硅铁、硅钙等炉料；（2）熔炼：中频感应电炉冷炉启动前，先装入废钢、增碳剂、铬铁、钼铁等炉料、待钢水熔化后扒渣加入镍板、铌铁，当钢液温度达到1500℃时加入氮化铬铁、硫铁、稀土合金，快速升温至1600℃以上时，快速炉前金相后加入硅铁、锰铁、硅钙进行脱氧，当钢水温度达到1660℃时迅速出钢；（3）出钢、浇注：出钢前浇包包衬要烘烤透彻，浇包内加入少许铝块进行终脱氧；钢水出完后迅速扒渣并在浇注过程中挡渣；浇注结束后，待铸型冷却后，开箱即获得铁素体耐热铸钢。