[发明专利]高铝奥氏体耐热钢

说明书

本发明属于合金钢中的耐热钢领域。特别适用于抗硫腐蚀的高铝奥氏体耐热钢。

本发明钢是适用于冶金领域中高温结构件用钢，例如冶金厂常化热处理炉炉底辊等部件。在现有技术中，通常使用在常化炉炉底辊的钢材为HK40合金(4Cr35Ni20)，该材料虽然可以在高温下使用，但在含硫气氛下使用，因该材质不能形成有效的抗硫腐蚀保护膜，所以使用寿命很低。同时还有美国专利所介绍的US3,826,689和US4,248,629这两篇文献，该文章所介绍的材料只能在高温下使用而不能用作抗硫腐蚀耐热钢。另外日本专利JP60-121258A和JP62-164855A所介绍的耐热钢，因其成份中Mn含量高，在高温含硫的气氛中使用，抗硫腐蚀效果也不好。

本发明的目的是提出一种抗硫腐蚀性能高和综合力学性能好的，而且容易加工的高铝奥氏体型耐热钢。

根据本发明的目的，我们所提出的Ni-Cr-Al系高铝奥氏体耐热铜的具体化学成份(重量％)C0.05-0.20％,Si≤2.0％,Mn≤2.0％,Ni20-30％,Cr17-25％,Al3.0-7.0％,Ti0.03-1.0％,RE0.01-0.2％，其余为Fe。在本发明耐热钢的成份中，考虑到Cr是保证本发明钢抗腐蚀的基本元素，因此Cr含量不应低于17％，但Cr含量高于25％时，其元素作用不明显，面钢的成本增加则造成浪费。适当的Cr含量还能与大于20％的Ni形成稳定的奥氏体合金。C、Si、Mn能够改善本发明的力学性能和加工性能，当其含量超出本发明钢所要求成份范围，则会起到相反的作用。在本发明钢中加入3％-7％的Al和适量的Ti、RE元素，其目的是细化晶粒和稳定组织，更主要的作用是使Al形成致密的Al₂O₃膜，在材料基体的表面生成稳定牢固的抗氧化和抗硫腐蚀保护层。

本发明钢的制造方法是采用中频感应炉进行熔炼，其后是在卧式离心铸造机上铸造成型长3米的铸管，性能检验结果是σ_b800MPa1000℃×3000分钟氧化增重仅有2mg/cm²左右，在1000℃×960分钟的硫盐中热腐蚀失重仅有20mg/cm²左右，而现有技术中的材料HK40钢失重为190mg/cm²左右，其对比结果见附图，该附图是本发明钢与现有技术的HK40钢在1000℃时被Na₂SO₄+10％NaCl腐蚀失重的座标图，横座标为热腐蚀时间(分钟)，纵座标为单位面积的失重量。

本发明高铝奥氏体耐热钢与现有技术耐热钢相比较，具有综合性能好，抗氧化能力强，尤其是在高温下抗硫腐蚀明显优于HK40合金，而且该耐热钢可以进行锻造或铸造和加工方便等特点。

实施例

根据本发明耐热钢的成份范围，我们冶炼了五炉生产料，为了对比方便我们同时也冶炼了一炉对比钢HK40合金，冶炼是在中频感应炉中进行，其各炉具体化学成份见表1，对各炉合金的力学检验见表2，热腐蚀情况见表3。在下列各表中，表1为本发明实施例化学成份对比表。表中序号1、2、3、4、5为本发明钢，HK40为对比合金。表3为本发明钢与对比钢的力学性能对比。