[发明专利]一种高温耐热合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金及其制备方法，特别是涉及一种耐热温度可达1300℃左右的不含镍或是少含镍的高温耐热合金及其制备方法，属于黑色金属冶炼技术领域。本发明给出的这种高温耐热钢广泛应用于钢厂轧钢托辊、导辊、可控气氛热处理炉炉用辐射管、热处理炉用炉底板、热处理淬火正火退火托盘、热处理渗碳工装、热处理料框以及高温高压运行的发电锅炉用火嘴、风帽和燃烧器、落灰管和镁熔炼还原罐等需要耐高温的构件。特别是在可控气氛热处理炉炉用辐射管、热处理炉用炉底板、热处理淬火正火退火托盘、热处理渗碳工装、热处理料框等应用领域更是达到先进水平。

背景技术

目前，国内外常用ZG40Cr25Ni20、ZG20Cr25Ni20Si2、ZG25Cr25Ni7等奥氏体钢制作高温辐射管和炉板、淬火托盘、料框等耐热构件，这些钢高温抗渗碳、抗硫蚀性差，其最高使用温度均不超过1100℃，并且在600-800℃有脆化影响。因此在使用中常有变形、开裂、氧化、硫化氢腐蚀等现象，影响使用寿命。传统高温合金中含镍量极高，在镍价高涨的今天势必加大生产成本和消耗大量资源。目前，高温运行的发电锅炉烧嘴温度高达1300℃，现国外采用的Cr25Ni20等耐热钢，使用寿命仅6个月，现在研究的铁素体铁鉻铝电热钢虽可在1400℃下抗氧化，但要求精炼，不能用于铸造。公开号为CN1876877的发明专利申请给出了一种新型材料纳米陶瓷复合代镍合金，并试图替代贵金属镍来制备耐热钢，然而，制备出来的耐热钢仅限于在烧结机的炉篦条上使用，使用温度也在1100℃以下且不能在水冷油冷中应用。本发明人通过实验和探索，发明了使用温度高并且可用于水冷和油冷的热处理工装、工具以及热处理设备上使用的新型耐热钢。时至今日，本发明人尚未检索到本领域利用纳米陶瓷复合代镍合金替代贵金属镍来制备耐热温度达1300℃左右的高温耐热钢的信息公布。

发明内容：

本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述不足，研制一种新型、可用于铸造的不含镍或少含镍的高温耐热合金及其制备方法，通过大量实验对现有高温耐热钢合金成分的不断优化和制备方法的改进，提供了一种新的高温耐热合金(简称GWNR1300)及其制备方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明通过在钢中以纳米陶瓷复合代镍合金(以下简称D代镍合金)替代镍和调整钢的化学成分，使其获得良好的机械性能、焊接性能、铸造性能以及加工性能，并应在1250～1350℃下抗氧化、抗渗碳、抗硫蚀。避免了在600-800℃脆化现象，且具有较高的高温强度。且抗拉强度比传统高温合金(如ZG2Cr25Ni20Si2)提高20％以上，使用寿命延长40％以上，成本降低30％。同时可用于水冷和油冷的热处理工装、工具以及热处理设备上使用的新型耐热钢。

本发明给出的技术解决方案是：这种高温耐热合金的特点是其成分为(Wt％)：

C：0.10～0.40，Cr：18～28，Mn：≤1.0，S≤0.03，P：≤0.025，

Si：0.5～2.5D(代镍合金)：1～8Ni：≤10余量为铁。

为更好的实现本发明的目的，所述高温耐热合金较好的成分为(Wt％)：

C：0.2～0.22，Cr：24～26，Mn≤1.0，S≤0.03，P≤0.025，

Si：1.3～1.5，D(代镍合金)：3～6，Ni：2.0～2.2，余量为铁。

为更好的实现本发明的目的，所述高温耐热合金较好的成分为(Wt％)：

C：0.22，Cr：25，Mn：0.89，S：0.029，P：0.024，Si：1.4，

D(代镍合金)：5.0，Ni：2.3，余量为铁。

为更好的实现本发明的目的，所述高温耐热合金较好的成分为(Wt％)：

C：0.24，Cr：23，Mn：1.0，S：0.03，P：0.022，Si：1.5，

D(代镍合金)：5.40，Ni：1.56，余量为铁。

为更好的实现本发明的目的，所述高温耐热合金较好的成分为(Wt％)：

C：0.20，Cr：22，Mn：1.1，S：0.03，P：0.022，Si：1.6，

D(代镍合金)：4.80，Ni：0，余量为铁。

为更好的实现本发明的目的，所述高温耐热合金较好的成分为(Wt％)：

C：0.21，Cr：25，Mn：1.0，S：0.03，P：0.022，Si：0.62，

D(代镍合金)：5.60，Ni：1.0，余量为铁。

为更好的实现本发明的目的，所述高温耐热合金较好的成分为(Wt％)：