[發(fā)明專利]用做超超臨界汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910059022.4
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN101525727A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 羅明;雷德江;黃志永;張華國;高剛毅
• 申請（專利權）人: 四川江油六合汽輪機材料有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C22C33/04;C22B9/18;F01D5/12;F16B35/00
• 代理公司: 德陽三星專利事務所
• 代理人: 劉克勤;賀 元

技術領域

本發(fā)明涉及汽輪機材料，尤其涉及一種用做超超臨界汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼材料及其制備方法。

背景技術

隨著汽輪機制造技術的發(fā)展，單機容量越來越大，汽輪機向超臨界、超超臨界機組發(fā)展，其蒸汽溫度和工作壓力分別由原來的538℃、17MPa提高到600℃、24～28MPa，現(xiàn)有的汽輪機葉片和螺栓材料的高溫持久性能已不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是，提供一種用做超超臨界汽輪機葉片和螺栓的耐熱鋼材料，該材料的力學性能滿足上述要求。

本發(fā)明的技術方案是：

一種用作汽輪機葉片和螺栓的耐熱鋼，所述耐熱鋼的化學組成為：

C??0.08～0.13(重量百分比)；?Mn：0.35～0.65(重量百分比)；

Ni?0.30～0.70(重量百分比)；?Cr??10.0～12.0(重量百分比)；

Mo?0.10～0.4(重量百分比)；??Co??2.5～3.5(重量百分比)；

W??2.4～3.0(重量百分比)；???V???0.15～0.25(重量百分比)；

Nb?0.05～0.12(重量百分比)；N?0.01～0.035(重量百分比)；

B??0.01～0.04(重量百分比)；

余量是Fe及不可避免的雜質(zhì)。

所述雜質(zhì)為：

Si≤0.10(重量百分比)；S≤0.010(重量百分比)；

P≤0.015(重量百分比)；Al≤0.015(重量百分比)；

上述耐熱鋼的冶煉方法，包括步驟：

(1)取所需元素于非真空感應爐中初煉，熔煉溫度1530～1600℃；在熔煉過程中調(diào)節(jié)各元素的含量，使其重量比符合設計要求，控制雜質(zhì)元素的含量盡量低，溶液澆注成自耗電極；

(2)將自耗電極于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質(zhì)元素的含量，使其符合設計要求，制成電渣錠。

一種用做汽輪機葉片或螺栓的鋼棒，該鋼棒用上述耐熱鋼制成。

上述鋼棒的制造方法，包括步驟：

1)、將電渣錠加熱鍛造或軋制成鋼棒；

2).鋼棒鍛后進行退火熱處理，步驟及工藝參數(shù)如下：

將鋼棒加熱至760℃，保溫4小時后，在退火爐中冷卻至680℃并保溫12～20小時后，出爐空冷。

3).鋼棒表面處理，對成品鋼棒進行表面磨光或車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設計要求，制得成品鋼棒；

4).在成品鋼棒上取樣檢驗力學性能，進行室溫拉伸試驗和高溫持久試驗；

--試樣熱處理步驟及工藝參數(shù)如下：

淬火：加熱溫度1085～1115℃???時間1小時；冷卻方式：油冷

回火：加熱溫度≥700℃????????時間2小時；冷卻方式：空冷

--試樣室溫拉伸試驗技術要求如下：

抗拉強度????????σ_b≥965N/mm²

屈服強度????????σ_0.02≥689N/mm²

伸長率??????????δ≥15％

斷面收縮率??????ψ≥45％

沖擊功??????????AKv≥10.7J

硬度????????????HB≤321

--高溫持久試驗

實驗條件：溫度660℃；應力245N/mm²

斷裂時間T≥100小時。

本發(fā)明的技術效果：

采用上述材料及相應工藝方法制備的汽輪機葉片及螺栓材料，經(jīng)室溫拉伸和高溫持久試驗，結果表明其力學性能完全達到設計要求，試驗結果如下：

用本材料制造的汽輪機葉片和螺栓，能夠滿足600℃、24～28MPa蒸汽參數(shù)工況下的使用要求。

具體實施方式

實施本發(fā)明包括如下步驟：

取所需化學元素，在非真空感應爐冶煉，熔煉過程中調(diào)節(jié)化學元素的含量，使其重量百分比如下：