[发明专利]一种铁素体基高强耐蚀双相合金及制备方法

说明书

本发明属于材料领域，具体涉及一种铁素体基高强耐蚀双相合金及制备方法，按质量百分比满足如下范围要求：C：0.07～0.1％，B：0.003～0.007％，Cr：17～19％，Ni：7～10％，Co：0.5～1.0％，Mn：7～12％，Si：0.2～0.5％，Nb：0.3～0.8％，Mo+W：1.0～2.0％，Ti+Al：2.0～3.0％，余量为Fe。本发明的合金采用真空熔炼及热轧加工的方式制备成型，热处理完成后合金基体由奥氏体及铁素体两相构成，其中，在奥氏体晶粒内部弥散分布颗粒状NiAl相，其平均直径不超过150nm。合金热膨胀系数介于铁素体钢与奥氏体钢之间，具有良好的室温及高温力学性能。

技术领域

本发明属高温用合金钢领域，具体涉及一种铁素体基高强耐蚀双相合金及制备方法。

背景技术

高效洁净的高参数超超临界燃煤发电技术是当今世界洁净燃煤发电技术的主要发展趋势之一。目前在研的700℃级先进超超临界(A-USC)燃煤发电系统热效率可超50％，供电煤耗低于240G/KW。但A-USC技术的商业价值将决定于许多变数：煤价、镍基合金成本(约是高级铁素体钢成本的20倍)和碳税等。650℃及其二次再热机组的热效率可超50％，供电煤耗低于260G/KW，是目前在较短时间内实现我国电力工业高层次的产业升级、规范化地实现洁净煤发电的有效途径之一。

与传统奥氏体耐热钢相比，铁素体耐热钢具有热膨胀系数低、导热性好、耐应力腐蚀性能优异、合金成本低(含有少量甚至不含镍等贵金属)等特性，是机组热端部件，尤其是管道、集箱等厚壁部件的首选材料。但随着蒸汽参数的进一步提高，现有商用铁素体耐热钢均难以满足机组热端部件对合金高温强度、抗蒸汽氧化和抗腐蚀(小管)的性能要求，目前获得广泛应用的9-12Cr及改进型铁素体耐热钢推荐使用温度一般不高于620℃。G115合金中通过添加Cu元素有效改善了合金强度性能，但由于其Cr元素含量不超过9％而使合金在更高温度服役工况下的抗腐蚀与抗氧化性能无法得到有效保障。具有更高耐热强度的奥氏体耐热钢如Super304H、HR3C等具有较高的热膨胀系数及较差的传热效率，使其对温度波动较为敏感，进而容易引发热疲劳损伤等问题，造成锅炉调峰运行能力下降。因此，目前的USC机组中厚壁部件仍以P92等铁素体耐热钢作为首选材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种铁素体基高强耐蚀双相合金及制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种铁素体基高强耐蚀双相合金，按质量百分计，包括：C：0.07～0.1％，B：0.003～0.007％，Cr：17～19％，Ni：7～10％，Co：0.5～1.0％，Mn：7～12％，Si：0.2～0.5％，Nb：0.3～0.8％，Mo+W：1.0～2.0％，Ti+Al：2.0～3.0％，余量为Fe；其中，Al为1.0～2.0％，Mo+W表示Mo与W的总的质量百分数，Ti+Al表示，Ti与Al的总的质量百分数，该合金由奥氏体及铁素体两相构成，奥氏体晶粒内部弥散分布颗粒状NiAl相。

本发明进一步的改进在于，该合金中颗粒状NiAl相在铁素体中晶粒内部析出，颗粒状NiAl相平均直径不超过150nm且体积分数不超过15％。

本发明进一步的改进在于，该合金在20～650℃的平均线膨胀系数不高于16×10^-6/K。

本发明进一步的改进在于，该合金在室温下屈服强度不低于450MPa，在650℃下屈服强度不低于250MPa，在室温下延伸率不低于12％，在650℃下延伸率不低于70％。