一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼、鋼構(gòu)件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種鋼鐵材料，尤其是一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼、鋼構(gòu)件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高溫條件下（通常指材料烙點(diǎn)的0. 3~0. 5倍W上的溫度），具有抗氧化性和足夠 高溫強(qiáng)度W及良好的耐熱性能的鋼稱為耐熱鋼，而耐熱鋼中最具代表性的一類是低合金耐 熱高強(qiáng)鋼，例如我國的15CrMo即是一種典型的低合金耐熱高強(qiáng)鋼，15CrMo因其良好的耐熱 性能、力學(xué)性能、耐腐蝕性能而被廣泛使用于鍋爐、石油化工、煤轉(zhuǎn)化、汽機(jī)輪缸體、火電、核 電等使用條件苛刻、腐蝕介質(zhì)復(fù)雜的大型設(shè)備的管道、容器、零部件等。
[000引一般的15CrMo化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（％ )為；C 0. 12~0. 18，Mn 0. 40~0. 70， Si 0. 17 ~0. 37, Cr 0. 80 ~1. 10, Mo 0. 40 ~0. 55, Ni《0. 30, S《0. 035, P《0. 035。 150^0的力學(xué)性能；拉力強(qiáng)度為440~6麵口八，屈服點(diǎn)約2351化，伸長率21%左右。
[0004] 然而隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，15CrMo耐熱高強(qiáng)鋼已經(jīng)越來越難W滿足工業(yè)設(shè)備 在強(qiáng)初性、蠕變性、焊接性等方面更高的要求，優(yōu)化合金成分、調(diào)整冶煉、軸制等生產(chǎn)工程中 的工藝參數(shù)日益成為人們對(duì)于改善15CrMo鋼所關(guān)注的焦點(diǎn)。同時(shí)，由于要獲得需要的優(yōu)異 的耐磨性和耐疲勞性等，還需要對(duì)其進(jìn)行滲碳澤火等熱處理，而該往往使得產(chǎn)品產(chǎn)生一定 的形變而影響產(chǎn)品的尺寸精度。
[0005] CN102433513A中公開了一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼構(gòu)件的制備，W重量百分比計(jì)，包 含 W下組分；C 0. 09 ~0. 11，Si 0. 06 ~0. 2, Mn 0. 06 ~0. 35, Cr 1. 3 ~1. 5, Mo 0. 35 ~ 0. 45, P《0. 009, S《0. 006, Ni 0. 2 ~0. 4, Cu 0. 01 ~0. 08, V 0. 3 ~0. 4,佩 0. 1 ~ 0. 2, W 0. 2~0. 5, Ti 0. 005~0. 02,余量為化和不可避免的雜質(zhì)。該構(gòu)件的室溫抗拉強(qiáng) 度為eiOMPa，在600°C下、200MI^a應(yīng)力測(cè)試下其有效壽命約為15CrMo的兩倍，熱處理后的表 面硬度約為750HV，并且硬度超過500HV的硬化層厚度為0. 5mm，變形量小，都超過了一般的 15CrMo。但是包含的金屬種類多，生產(chǎn)成本較高，可能產(chǎn)生的雜質(zhì)成分也較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的即在于優(yōu)化設(shè)計(jì)15CrMo鋼的成分，W及調(diào)整冶煉、 軸制、熱處理等的工藝參數(shù)，從而制備得到一種強(qiáng)初性、耐蝕性、焊接性優(yōu)異且熱處理后變 形小的新型低合金耐熱高強(qiáng)鋼及其構(gòu)件產(chǎn)品。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下；
[000引本發(fā)明提供了一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼，W重量百分比計(jì)，包含W下組分；C 0.04~0.06，Si0.06~0.2，Mn0.06~0.35，Crl.3~1.5，Pd0.35~0.45，P《 0.009， S《0. 006, Ni 0. 2 ~0. 4, Cu 0. 01 ~0. 08, V 0. 3 ~0. 4,佩 0. 1 ~0. 2, W 0. 2 ~0. 5, Ti 0. 005~0. 02,余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明提供了一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼構(gòu)件的制備方法，包括下述步驟：
[0010] 第一，設(shè)計(jì)所述低合金耐熱高強(qiáng)鋼的成分，W重量百分含量計(jì)，包含；C 0.04~ 0. 06, Si 0. 06 ~0. 2, Mn 0. 06 ~0. 35, Cr 1. 3 ~1. 5, Pd 0. 35 ~0. 45, P《0. 009， S《0. 006, Ni 0. 2 ~0. 4, Cu 0. 01 ~0. 08, V 0. 3 ~0. 4, Nb 0. 1 ~0. 2, W 0. 2 ~0. 5, Ti 0.005~0.02,余量為化和不可避免的雜質(zhì)；
[0011] 第二，冶煉誘注；
[001引第二，軸制；
[001引第四，構(gòu)件的加工；
[0014] 第五，構(gòu)件的熱處理。
[0015] 優(yōu)選地，一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼構(gòu)件的制備方法，包括下述步驟：
[0016] 第一，設(shè)計(jì)所述低合金耐熱高強(qiáng)鋼的成分，W重量百分含量計(jì)，包含；C 0.04~ 0. 06, Si 0. 06 ~0. 2, Mn 0. 06 ~0. 35, Cr 1. 3 ~1. 5, Pd 0. 35 ~0. 45, P《0. 009， S《0. 006, Ni 0. 2 ~0. 4, Cu 0. 01 ~0. 08, V 0. 3 ~0. 4,佩 0. 1 ~0. 2, W 0. 2 ~0. 5, Ti 0.005~0.02,余量為化和不可避免的雜質(zhì)；
[0017] 第二，冶煉誘注，包括電弧爐初煉，鋼包RH處理和LF處理，控制鋼液符合化學(xué)成分 要求后誘注，其中鋼包精煉時(shí)W 3atm W上的壓力進(jìn)行吹氣至少5分鐘，W有利于雜質(zhì)的上 浮去除；
[001引第S，軸制，包括均熱處理，軸制和冷卻，其中均熱處理是在約1100~1150°C的加 熱爐中均熱至少4~6小時(shí)，軸制的開軸溫度約為1000~1100°C、終軸溫度約為840~ 880°C，冷卻速度約為5~10°C /s、終冷溫度約為650~680°C ;
[0019] 第四，構(gòu)件的加工，將軸制后的低合金耐熱高強(qiáng)鋼加工成需要的尺寸和形狀，制備 得到構(gòu)件；
[0020] 第五，構(gòu)件的熱處理，將構(gòu)件W豎直的狀態(tài)放入滲碳處理爐后，加熱到約870~ 900°C，并W約80~100滴/分鐘的速度滴入甲醇，同時(shí)通過控制丙烷的流量維持爐內(nèi)碳勢(shì) 在0. 8~0. 9%，進(jìn)行擴(kuò)散滲碳處理約2~2. 5小時(shí)，隨后將構(gòu)件預(yù)冷到約750~780°C同時(shí) 降低爐內(nèi)碳勢(shì)至約0. 7~0. 75%并保溫約5~10分鐘，然后將構(gòu)件從滲碳爐中取出并在油 溫約為120~140°C的冷卻油中直接澤火，澤火后再進(jìn)行回火，回火溫度約為160~180。 回火時(shí)間約為1~1. 5小時(shí)。
[0021] 本發(fā)明提供了一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼構(gòu)件，采用上述方法制備而成。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，尤其與CN102433513A相比，本發(fā)明將Pd替代Mo并減少C含量， 鋼的高溫強(qiáng)度沒有降低，反而得到了提升，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
[0023] 采用本發(fā)明制備的低合金耐熱高強(qiáng)鋼構(gòu)件，具有較高的室溫拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和 表面硬度。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[00巧]實(shí)施例1
[0026] 一種低合金耐熱高強(qiáng)鋼及其構(gòu)件，其是通過W下步驟制備得到的，
[0027] (1)設(shè)計(jì)所述低合金耐熱高強(qiáng)鋼的成分，W重量百分含量計(jì)（％ )，包含；C 0. 05， Si 0. 1，Mn 0. 2, Cr 1. 2, Pd 0. 4, P0. 009, S0.00 6, Ni 0. 3, Cu 0. 05, V 0. 35,佩 0. 15, W 0. 3, Ti 0. 01，余量為化和不可避免的雜