一种节镍型耐热铸钢及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种节镍型耐热铸钢及其制备方法，属金属材料工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，传统使用的耐热铸钢ZG40Cr25Ni20因其中的贵重元素Ni含量高，使得生产成本非常高，由于我国是镍资源相对缺乏的国家，国内镍资源的供给无法满足耐热钢产业增长对镍的需求，因而需要降低耐热铸钢材料中的Ni的含量，添加少量Cr ,Mn ,Mo，Nb，能够改善因降低Ni的含量而带来的力学性能、高温抗氧化性能、耐Cl—腐蚀性能及抗高温摩擦磨损性能的下降，使得它的这些性能得到提高或尽量保持的同时生产成本有比较明显的降低。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种节镍型耐热铸钢及其制备方法，该方法不仅使制备的耐热铸钢中的镍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，而且能提高耐热铸钢的高温抗氧化性能、耐Cl—腐蚀性能及抗高温摩擦磨损性能。
[0004]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种节镍型耐热铸钢，由如下质量百分比的合金元素构成: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%，余量为Fe。一种节镍型耐热铸钢的制备方法，其特征在于该方法具有如下步骤:
将原料放入真空电弧炉中，在真空电弧炉中电弧熔炼熔液成分控制在上述化学成分内: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%，其余为Fe，经高温扩散退火、固溶、正火得到节镍型耐热铸钢，其合金组织为奥氏体和铁素体。
[0005]所述的固溶，其固溶温度为1150?1200 °C。
[0006]与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
本发明的方法制备的耐热铸钢，其镍含量大幅下降，降低了原材料的成本，与传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20相比具有更好的高温抗氧化性能、抗Cr腐蚀性能及高温抗摩擦磨损性能，为传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20提供了一可替代的节镍型耐热铸钢。
【附图说明】
[0007]图1为本发明实施例制得的节镍型耐热铸钢与传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20的高温氧化动力学曲线比较示意图。
[0008]图2为本发明实施例制得的节镍型耐热铸钢与传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20的腐蚀失重曲线。
[0009]图3为本发明实施例制得的节镍型耐热铸钢与传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20的循环极化曲线。
[0010]图4为本发明实施例制得的节镍型耐热铸钢与传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20的高温摩擦磨损的体积磨损率柱形图。
【具体实施方式】
[0011 ]下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的详细说明。
[0012]实施例一种节镍型耐热铸钢，由如下质量百分比的合金元素构成: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%，余量为 Fe。
[0013]一种节镍型耐热铸钢的制备方法，具有如下的过程和步骤:
将原料放入真空电弧炉中，在真空电弧炉中电弧熔炼熔液成分控制在上述化学成分内: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%，余量为Fe，经高温扩散退火、固溶、正火得到节镍型耐热铸钢，其合金组织为奥氏体和铁素体。
[0014]所述的固溶，其固溶温度为1150?1200°C。
[0015]为了验证使用本发明实施例制得的节镍型耐热铸钢与传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20相比较具有的优点，通过以下实验测试，分别进行高温连续氧化、抗Cl—腐蚀、抗高温摩擦磨损，其实验数据结果，如图1所示，图中，横轴表示氧化时间(小时)，纵轴表示单位面积氧化增重质量(mg/cm2)，图中，*形、五角形、四边形所在的曲线分别表示节镍型耐热铸钢在900、1000、1100 °C时的氧化动力学曲线，十字形、圆形、三角形所在的曲线表示传统铸钢ZG40Cr25Ni20在900、1000、IlOOcC时的氧化动力学曲线。从图1中可以看出，在同种温度条件下，经过相同的氧化时间，本发明的节镍型耐热铸钢单位面积增重质量明显小于传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20单位面积增重质量，说明本发明的节镍型耐热铸钢的抗氧化性能更优；
如图2所示，图中，横轴表示腐蚀时间(小时)，纵轴表示单位面积腐蚀失重质量(mg/cm2)，三角形所在的曲线表示传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20的腐蚀失重曲线，圆形所在的曲线表示节镍型耐热铸钢的腐蚀失重曲线，从图2中可以看出，经过相同的腐蚀时间后，本发明的节镍型耐热铸钢单位面积失重质量明显小于传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20单位面积失重质量；
如图3所示，图中，横轴表示腐蚀时的电流密度(A/cm2)，纵轴表示腐蚀时的电位(V),三角形所在的曲线表示传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20的极化曲线图，圆形所在的曲线表示节镍型耐热铸钢的极化曲线图，从图3可以看出，本发明的节镍型耐热铸钢的腐蚀电位明显高于传统铸钢ZG40Cr25Ni20的腐蚀电位，可以说明本发明节镍型耐热铸钢的抗Cl—腐蚀性能优于传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20 ；
如图4所示，图中横轴表示摩擦时间(h)，纵轴表示体积磨损率(10—23m3(N.m)—3，空白的柱形图表示传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni 20的体积磨损率，填充斜线的柱形图表示节镍型耐热铸钢的体积磨损率，从图4可以看出，在相同的条件下，本发明的节镍型耐热铸钢的体积磨损率在200°C、400°C及600°C摩擦磨损Ih后，体积磨损率均小于同等条件下传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20的体积磨损率。
[0016]综上可见，在相同情况下，本发明的节镍型耐热铸钢的高温抗氧化性能、抗Cl—腐蚀性能，抗高温摩擦磨损性能要明显好于传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20相应的性能。
【主权项】
1.一种节镍型耐热铸钢，由如下质量百分比的合金元素构成: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%，余量为 Fe。2.—种根据权利要求1所述的一种节镍型耐热铸钢的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤:将原料放入真空电弧炉中，在真空电弧炉中电弧熔炼熔液成分控制在上述化学成分内: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%,其余为Fe，经高温扩散退火、固溶、正火得到节镍型耐热铸钢，其合金组织为奥氏体和铁素体。3.根据权利要求2所述的一种节镍型耐热铸钢的制备方法，其特征在于，所述的固溶，其固溶温度为1150?1200°C。
【专利摘要】本发明公开了一种节镍型耐热铸钢及其制备方法，该节镍型耐热铸钢由如下质量百分比的合金元素构成：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%，余量为Fe，其制备方法为：将原料放入真空电弧炉中，在真空电弧炉中电弧熔炼熔液成分控制在上述化学成分内：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%，其余为Fe，经高温扩散退火、固溶、正火得到节镍型耐热铸钢，其合金组织为奥氏体和铁素体。该耐热铸钢，其镍含量大幅下降，能降低成本，与传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20相比具有更好的高温抗氧化性能、抗Cl-腐蚀性能及高温抗摩擦磨损性能，为传统耐热铸钢ZG40Cr25Ni20提供了一可替代的节镍型耐热铸钢。
【IPC分类】C22C38/02, C22C38/48, C22C38/44, C21D6/00, C22C38/58
【公开号】CN105568180
【申请号】CN201610004130
【发明人】杨弋涛, 吴林才, 安立聪
【申请人】上海大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月7日