一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼及其制備方法，屬金屬材料工藝技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，傳統(tǒng)使用的耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20因其中的貴重元素Ni含量高，使得生產(chǎn)成本非常高，由于我國是鎳資源相對缺乏的國家，國內(nèi)鎳資源的供給無法滿足耐熱鋼產(chǎn)業(yè)增長對鎳的需求，因而需要降低耐熱鑄鋼材料中的Ni的含量，添加少量Cr ,Mn ,Mo，Nb，能夠改善因降低Ni的含量而帶來的力學性能、高溫抗氧化性能、耐Cl—腐蝕性能及抗高溫摩擦磨損性能的下降，使得它的這些性能得到提高或盡量保持的同時生產(chǎn)成本有比較明顯的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼及其制備方法，該方法不僅使制備的耐熱鑄鋼中的鎳元素重量百分含量由19.1?20.1%降低至9.5?10.5%，降低原材料的成本，而且能提高耐熱鑄鋼的高溫抗氧化性能、耐Cl—腐蝕性能及抗高溫摩擦磨損性能。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼，由如下質(zhì)量百分比的合金元素構成:C: 0.3-0.4%，Si:
1.2-1.4% ， Mn: 1.6-2.0% ， Cr:25.5%-27.5% ， Ni: 9.5-10.5%,Mo: 0.3%-0.5% ,Nb:0.2%-0.3%，余量為Fe。一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于該方法具有如下步驟:
將原料放入真空電弧爐中，在真空電弧爐中電弧熔煉熔液成分控制在上述化學成分內(nèi):C: 0.3-0.4%,Si: 1.2-1.4%,Mn: 1.6-2.0%,Cr: 25.5%_27.5%，Ni: 9.5-10.5%,Mo: 0.3%-0.5%，Nb:0.2%-0.3%，其余為Fe，經(jīng)高溫擴散退火、固溶、正火得到節(jié)鎳型耐熱鑄鋼，其合金組織為奧氏體和鐵素體。
[0005]所述的固溶，其固溶溫度為1150?1200 °C。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下突出的實質(zhì)性特點和顯著的優(yōu)點:
本發(fā)明的方法制備的耐熱鑄鋼，其鎳含量大幅下降，降低了原材料的成本，與傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20相比具有更好的高溫抗氧化性能、抗Cr腐蝕性能及高溫抗摩擦磨損性能，為傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20提供了一可替代的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實施例制得的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼與傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20的高溫氧化動力學曲線比較示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明實施例制得的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼與傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20的腐蝕失重曲線。
[0009]圖3為本發(fā)明實施例制得的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼與傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20的循環(huán)極化曲線。
[0010]圖4為本發(fā)明實施例制得的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼與傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20的高溫摩擦磨損的體積磨損率柱形圖。
【具體實施方式】
[0011 ]下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施例作進一步的詳細說明。
[0012]實施例一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼，由如下質(zhì)量百分比的合金元素構成:C: 0.3-0.4% ， Si: 1.2-1.4% ， Mn: 1.6-2.0% ， Cr:25.5%-27.5% ， Ni: 9.5-10.5%,Mo:0.3%-0.5% ,Nb:0.2%-0.3%，余量為 Fe。
[0013]一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的制備方法，具有如下的過程和步驟:
將原料放入真空電弧爐中，在真空電弧爐中電弧熔煉熔液成分控制在上述化學成分內(nèi):C: 0.3-0.4% ， Si: 1.2-1.4% ， Mn: 1.6-2.0% ， Cr:25.5%-27.5% ， Ni: 9.5-10.5%，Mo: 0.3%-0.5% ,Nb:0.2%-0.3%，余量為Fe，經(jīng)高溫擴散退火、固溶、正火得到節(jié)鎳型耐熱鑄鋼，其合金組織為奧氏體和鐵素體。
[0014]所述的固溶，其固溶溫度為1150?1200°C。
[0015]為了驗證使用本發(fā)明實施例制得的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼與傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20相比較具有的優(yōu)點，通過以下實驗測試，分別進行高溫連續(xù)氧化、抗Cl—腐蝕、抗高溫摩擦磨損，其實驗數(shù)據(jù)結果，如圖1所示，圖中，橫軸表示氧化時間(小時)，縱軸表示單位面積氧化增重質(zhì)量(mg/cm2)，圖中，*形、五角形、四邊形所在的曲線分別表示節(jié)鎳型耐熱鑄鋼在900、1000、1100 °C時的氧化動力學曲線，十字形、圓形、三角形所在的曲線表示傳統(tǒng)鑄鋼ZG40Cr25Ni20在900、1000、IlOOcC時的氧化動力學曲線。從圖1中可以看出，在同種溫度條件下，經(jīng)過相同的氧化時間，本發(fā)明的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼單位面積增重質(zhì)量明顯小于傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20單位面積增重質(zhì)量，說明本發(fā)明的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的抗氧化性能更優(yōu)；
如圖2所示，圖中，橫軸表示腐蝕時間(小時)，縱軸表示單位面積腐蝕失重質(zhì)量(mg/cm2)，三角形所在的曲線表示傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20的腐蝕失重曲線，圓形所在的曲線表示節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的腐蝕失重曲線，從圖2中可以看出，經(jīng)過相同的腐蝕時間后，本發(fā)明的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼單位面積失重質(zhì)量明顯小于傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20單位面積失重質(zhì)量；
如圖3所示，圖中，橫軸表示腐蝕時的電流密度(A/cm2)，縱軸表示腐蝕時的電位(V),三角形所在的曲線表示傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20的極化曲線圖，圓形所在的曲線表示節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的極化曲線圖，從圖3可以看出，本發(fā)明的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的腐蝕電位明顯高于傳統(tǒng)鑄鋼ZG40Cr25Ni20的腐蝕電位，可以說明本發(fā)明節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的抗Cl—腐蝕性能優(yōu)于傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20 ；
如圖4所示，圖中橫軸表示摩擦時間(h)，縱軸表示體積磨損率(10—23m3(N.m)—3，空白的柱形圖表示傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni 20的體積磨損率，填充斜線的柱形圖表示節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的體積磨損率，從圖4可以看出，在相同的條件下，本發(fā)明的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的體積磨損率在200°C、400°C及600°C摩擦磨損Ih后，體積磨損率均小于同等條件下傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20的體積磨損率。
[0016]綜上可見，在相同情況下，本發(fā)明的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的高溫抗氧化性能、抗Cl—腐蝕性能，抗高溫摩擦磨損性能要明顯好于傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20相應的性能。
【主權項】
1.一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼，由如下質(zhì)量百分比的合金元素構成:c: 0.3-0.4%，Si:1.2-1.4% ， Mn: 1.6-2.0% ， Cr:25.5%-27.5% ， Ni: 9.5-10.5%,Mo: 0.3%-0.5% ,Nb:0.2%-0.3%，余量為 Fe。2.—種根據(jù)權利要求1所述的一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟:將原料放入真空電弧爐中，在真空電弧爐中電弧熔煉熔液成分控制在上述化學成分內(nèi):C: 0.3-0.4%, Si: 1.2-1.4%, Mn: 1.6-2.0%,Cr: 25.5%_27.5%，Ni: 9.5-10.5%,Mo: 0.3%-0.5%，Nb:0.2%-0.3%,其余為Fe，經(jīng)高溫擴散退火、固溶、正火得到節(jié)鎳型耐熱鑄鋼，其合金組織為奧氏體和鐵素體。3.根據(jù)權利要求2所述的一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于，所述的固溶，其固溶溫度為1150?1200°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種節(jié)鎳型耐熱鑄鋼及其制備方法，該節(jié)鎳型耐熱鑄鋼由如下質(zhì)量百分比的合金元素構成：C：0.3-0.4%，Si：1.2-1.4%，Mn：1.6-2.0%，Cr:25.5%-27.5%，Ni：9.5-10.5%，Mo：0.3%-0.5%，Nb：0.2%-0.3%，余量為Fe，其制備方法為：將原料放入真空電弧爐中，在真空電弧爐中電弧熔煉熔液成分控制在上述化學成分內(nèi)：C：0.3-0.4%，Si：1.2-1.4%，Mn：1.6-2.0%，Cr:25.5%-27.5%，Ni：9.5-10.5%，Mo：0.3%-0.5%，Nb：0.2%-0.3%，其余為Fe，經(jīng)高溫擴散退火、固溶、正火得到節(jié)鎳型耐熱鑄鋼，其合金組織為奧氏體和鐵素體。該耐熱鑄鋼，其鎳含量大幅下降，能降低成本，與傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20相比具有更好的高溫抗氧化性能、抗Cl-腐蝕性能及高溫抗摩擦磨損性能，為傳統(tǒng)耐熱鑄鋼ZG40Cr25Ni20提供了一可替代的節(jié)鎳型耐熱鑄鋼。
【IPC分類】C22C38/02, C22C38/48, C22C38/44, C21D6/00, C22C38/58
【公開號】CN105568180
【申請?zhí)枴緾N201610004130
【發(fā)明人】楊弋濤, 吳林才, 安立聰
【申請人】上海大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月7日