[發(fā)明專利]抗蠕變鋼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910004415.5
• 申請(qǐng)日: 2009-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101519757A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·納茲米;A·庫(kù)恩茲勒;M·斯陶布利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿爾斯托姆科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/60
• 分類號(hào): C22C38/60;C22C38/54;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/44
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李永波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以8-13％鉻為基礎(chǔ)的鋼，它們用于發(fā)電領(lǐng)域中的 轉(zhuǎn)子。本發(fā)明涉及選擇和按照含量確定特殊的合金元素，它們能夠在 550℃溫度和以上時(shí)在這種材料中建立異常良好的抗蠕變性。按照本發(fā) 明的鋼還能夠具有良好的以低加載循環(huán)數(shù)(LCF＝Low?Cycle?Fatigue)的 耐疲勞性以及長(zhǎng)時(shí)間老化后的良好韌性，因此它不僅可以在燃?xì)鉁u輪機(jī) 中使用而且可以在蒸汽渦輪機(jī)中使用。

背景技術(shù)

以9-12％鉻為基礎(chǔ)的馬氏體硬化鋼是發(fā)電領(lǐng)域中廣泛使用的材 料。它們已經(jīng)發(fā)展在600℃以上運(yùn)行溫度和250bar蒸汽壓力時(shí)的蒸汽發(fā) 電機(jī)中使用，用于提高發(fā)電機(jī)效率。在這種運(yùn)行條件下材料的抗蠕變性 和耐氧化性具有特殊意義。

已知在上述范圍中添加鉻不僅能夠良好地耐大氣腐蝕，而且也能夠 實(shí)現(xiàn)厚壁鍛造件的完全透淬性，如同它們例如作為整鍛轉(zhuǎn)子或作為轉(zhuǎn)子 盤(pán)在燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)中使用的那樣。這種形式的經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的合金通常 含有約0.08至0.2％的碳，它能夠在溶解后產(chǎn)生硬的馬氏體結(jié)構(gòu)。通過(guò) 回火處理實(shí)現(xiàn)馬氏體鋼的耐熱性和延展性的良好組合，在其中通過(guò)碳離 析成碳化物在同時(shí)提高位錯(cuò)基礎(chǔ)的條件下形成局部穩(wěn)定的亞晶粒結(jié)構(gòu)。 回火行為和由此得到特性可以有效地通過(guò)選擇和按照含量確定特殊的 碳化復(fù)合物如Mo，W，V，Nb和Ta施加影響。

一個(gè)已經(jīng)在蒸汽發(fā)電機(jī)中、尤其是作為轉(zhuǎn)子鋼使用的典型的代表是 在DIN中已知的德國(guó)鋼X20CrMoVl2.1。

此外已知，通過(guò)添加合金鎳可以明顯改善在850MPa強(qiáng)度水平上的 延展性。因此這種合金在那些不僅對(duì)強(qiáng)度而且對(duì)延展性都通常較高要求 的場(chǎng)合中廣泛使用，一般作為燃?xì)鉁u輪機(jī)中的盤(pán)材料。在燃?xì)鉁u輪機(jī)中 尤其作為轉(zhuǎn)子盤(pán)材料已經(jīng)廣泛使用的這種合金的典型代表是在DIN中 已知的德國(guó)鋼X12CrNiMo12。但是由于鎳不利地使高溫時(shí)的耐熱性下降 的趨勢(shì)。這一點(diǎn)與含鎳鋼中的碳化物穩(wěn)定性降低有關(guān)。

在過(guò)去的時(shí)間里已經(jīng)采取不同的措施，用于改善已知的9-12％鉻 鋼的特殊特性。例如在Kern等人的公開(kāi)文獻(xiàn)中描述了用于蒸汽渦輪機(jī) 的新型轉(zhuǎn)子鋼的發(fā)展。

在這種合金中已經(jīng)在考慮N，Nb和/或B的條件下優(yōu)化Cr，Mo，W的 含量，用于改善在600℃使用時(shí)的抗蠕變性和疲勞強(qiáng)度。通過(guò)添加硼要 使碳化物如M₂₃C₆穩(wěn)定。由于鎳在長(zhǎng)期特性上的有害作用在這種鋼中已 經(jīng)將鎳含量限制在小于0.25％。在這種合金中不利的是斷裂韌性值低， 這盡管在蒸汽渦輪機(jī)應(yīng)用中不是重要的并因此可以忽略，但是在燃?xì)鉁u 輪機(jī)應(yīng)用時(shí)必需避免。

在以后的公開(kāi)文獻(xiàn)(參見(jiàn)與2005年10月13/14日在Stuttgart舉行 的專家會(huì)議“Werkstoff-?und?Bauteilverhalten?in?der?Energie-und Anlagentechnik”相關(guān)聯(lián)的F.Kaufmann等人的“Microstructural Investigation?of?Boron?containing?TAF?Steel?and?the?Correlation?to?the Creep?Strength”)已經(jīng)由于這個(gè)原因在對(duì)10.5％鉻鋼的0.03％的B添加 的情況將鎳含量的值甚至限制在＜0.002％。

專門對(duì)于燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用，已經(jīng)致力于對(duì)9-12％鉻鋼或者在450至 500℃范圍的疲勞強(qiáng)度改善到高延展水平或者降低在425至500℃之間溫 度時(shí)的脆化傾向。歐洲專利申請(qǐng)EP?0?931?845?A1描述了一個(gè)在結(jié)構(gòu)上類 似于德國(guó)鋼X12CrNiMo12的含鎳12％的鉻鋼，在其中元素鉬與已知的 鋼X12CrNiMo12相比減少，但是已經(jīng)提高了鎢含量的合金添加。

在DE?198?32?430?A1中公開(kāi)了另一種與X12CrNiMo12形式相同鋼 的優(yōu)化，其中通過(guò)添加稀土元素或硼限制在425至500℃溫度范圍中的 脆化傾向。

缺陷是，在上述研制的鋼中不能改善在300至600℃溫度時(shí)的強(qiáng)度、 尤其是使熱強(qiáng)度到與鋼X12CrNiMo12類似的高延展性水平。