[发明专利]制造铁素体耐热钢的方法

说明书

本发明涉及制造铁素体耐热钢的方法。

在热电厂，化工厂，核电厂等用作耐高温及高压材料的耐热钢可粗分为奥氏体不锈钢，和铁素体不锈钢，如铬-钼钢，钼钢和碳钢。从高温高压部分的温度、环境和经济方面考虑，合适的材料从这些耐热钢中选出。

在上述的耐热钢中，就高温强度及抗腐蚀性而言，奥氏体不锈钢是最好的，但是它有大的线膨胀系数和低的导热率。另外，它们对应力腐蚀裂纹是敏感的。而且它们比较贵，因为加入的合金元素如Cr,Ni等的量较大。因此，作为铁素体耐热钢的Cr-Mo钢在大多数情形下用作上述的耐高温高压元件，但是在温度不低于600℃或使用环境是显著的腐蚀环境则是例外。在Cr-Mo钢中，铬含量为约1％的Cr-Mo钢很经济，但是与铬含量至少为2％的Cr-Mo钢相比，其耐高温性及耐腐蚀性是差的。另一方面，与钼钢及碳钢化，虽然其成本高，但高温强度及抗氧化性能更高。

具有所述特点的铬含量为1％的铬钼钢材料的典型实例包括JIS标准的STBA23(1.25Cr-0.5Mo)及STBA22(1Cr-0.5Mo)。由于它们的铬含量，就抗氧化性而言，这些钢可用在温度高到约550℃。但是，由于它们的蠕变断裂强度比铬含量至少为2％的Cr-Mo钢低。

因此，它们的应用范围限制在400-500℃范围内的耐压元件。换言之，如果这种钢的高温强度可改善的话，铬含量为1％的Cr-Mo钢的使用范围可大大地扩大。因此，作为热电厂等的耐高温高压材料的有1％铬含Cr-Mo钢的强度的改进是必要的。

虽然Cr含量为约1％的Cr-Mo钢的强度的改进带来的工业效果如上所述是大的，但是现有技术有在强度方面的改进会带来韧性及机加工性差的问题。例如，如JIS标准的STBA23之类的Cr-Mo钢通过Mo的固溶强化及如Cr,Fo,Mo之类的细碳化物的沉淀强化改进了高温强度。但是，当这些添加元素单独使用，先共析铁素体超过50％，在中温范围不能得到足够的拉伸强度，碳化物的粗化很快，并且不能得到足够的长期蠕变强度。

另一方面，日本专利公告No.63-18038公开了一种有好的蠕变特点及好的抗氢渗透性的低合金钢。但是，虽然除了Cr含量为至少2％外实际上加了至少0.75％的Mo和至少0.65％的W，该现有技术总之没考虑对使用及机加工很重要的钢的焊接性。另外，该对比文件的材料在1050℃的温度进行退火处理以增加强度，但是在热电厂的导热管的情形下，从热处理考虑经常不能进行水冷退火。因此，在加工时钢有问题。

JP 6-220532A公开了一种铁素体耐热钢，其重量百分比包括：C:0.10-0.20％,Si:0.05-1.00％,Mn:0.50-2.50％,Cr:0.50-2.50％,Mo:0.05-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。但是其热处理制度为在950-1250℃正火，接着热锻后进行回火。

本发明的目的是提供一种制造铁素体耐热钢的方法，进一步改善铁素体耐热钢的性能，特别是提高钢的韧性和延伸性。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种制造铁素体耐热钢的方法，包括：

提供一种钢，其成分按重量百分比包括：

C:  0.05-0.15％,    Si: 0.10-0.80％,

Mn: 0.20-1.5％,     Cr: 0.5-1.5％,

Mo: 0.50-1.15％,    V:  0.005-0.30％,

Nb: 0.005-0.05％    B:  0.0002-0.0050％，

其余为Fe及不可避免的杂质，

随后，首先在950-1010℃温度范围对所述的钢进行正火，在正火后立即在保持一个T.P.值在18.5×10³-20.90×10³的范围中进行回火来软化钢，上述的T.P.值由下式表示：

T.P.=T(20+logt)

式中：T：回火温度(k)，

      t：回火时间(hr)，

因此提供所述的钢具有就金属结构的面积比而言包括不大于15％的先其析铁素体和其余为贝氏体的结构。

图1是一曲线图，其中作为比较实例的钢的STBA23的允许应力和本发明钢的数据按照“热动力装备的技术标准”作出曲线图。

图2是示出本发明钢及比较实例的钢的450℃下的高温强度及冲击值之间的关系。