用做超超临界汽轮机叶片或螺栓的耐热钢材料及其制备方法.pdf

本发明公开一种用作汽轮机叶片和螺栓的耐热钢材料，化学组成(重量百分比)为：C 0.08～0.13；Mn 0.35～0.65；Ni 0.30～0.70；Cr 10.0～12.0；Mo 0.10～0.4；Co 2.5～3.5；W 2.4～3.0；V 0.15～0.25；Nb 0.05～0.12；N 0.01～0.035；B 0.01～0.04；余量是Fe及杂质。其力学性能为：室温拉伸试验 抗拉强度σb≥965N/mm2；屈服强度σ0.02≥689N/mm2；伸长率δ≥15％；断面收缩率Ψ≥45％；冲击功AKv≥10.7J；硬度HB≤321；高温持久试验实验条件：温度660℃；应力245N/mm2；断裂时间T≥100小时。

1.  一种用做汽轮机叶片或螺栓的耐热钢，其特征在于，所述耐热钢的化学组成为：
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及杂质。

2.  根据权利要求1所述的用做汽轮机叶片或螺栓的耐热钢，其特征在于，所述杂质为：
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)。

3.  权利要求1所述耐热钢的冶炼方法，包括步骤：
(1)取所需元素于非真空感应炉中初炼，熔炼温度1530～1600℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
(2)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭。

4.  一种用做汽轮机叶片或螺栓的钢棒，其特征在于，该钢棒用权利要求1所述耐热钢制成。

5.  权利要求4所述钢棒的制造方法，包括步骤：
1).将电渣锭加热锻造或轧制成钢棒；
2).钢棒锻后进行退火热处理，步骤及工艺参数如下：
将钢棒加热至760℃，保温4小时后，在退火炉中冷却至680℃并保温12～20小时后，出炉空冷；
3).钢棒表面处理，对成品钢棒进行表面磨光或车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒；
4).在成品钢棒上取样检验力学性能，进行室温拉伸试验和高温持久试验；
--试样热处理步骤及工艺参数如下：
淬火：加热温度1085～1115℃时间1小时；冷却方式：油冷
回火：加热温度≥700℃     时间2小时；冷却方式：空冷
--试样室温拉伸试验技术要求如下：
抗拉强度σ_b≥965N/mm²
屈服强度σ_0.02≥689N/mm²
伸长率δ≥15％
断面收缩率ψ≥45％
冲击功AKv≥10.7J
--高温持久试验
实验条件：温度660℃；应力245N/mm²
断裂时间T≥100小时。

用做超超临界汽轮机叶片或螺栓的耐热钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽轮机材料，尤其涉及一种用做超超临界汽轮机叶片或螺栓的耐热钢材料及其制备方法。
背景技术
随着汽轮机制造技术的发展，单机容量越来越大，汽轮机向超临界、超超临界机组发展，其蒸汽温度和工作压力分别由原来的538℃、17MPa提高到600℃、24～28MPa，现有的汽轮机叶片和螺栓材料的高温持久性能已不能满足要求。
发明内容
本发明要解决的问题是，提供一种用做超超临界汽轮机叶片和螺栓的耐热钢材料，该材料的力学性能满足上述要求。
本发明的技术方案是：
一种用作汽轮机叶片和螺栓的耐热钢，所述耐热钢的化学组成为：
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及不可避免的杂质。
所述杂质为：
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)；
上述耐热钢的冶炼方法，包括步骤：
(1)取所需元素于非真空感应炉中初炼，熔炼温度1530～1600℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
(2)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭。
一种用做汽轮机叶片或螺栓的钢棒，该钢棒用上述耐热钢制成。
上述钢棒的制造方法，包括步骤：
1)将电渣锭加热锻造或轧制成钢棒；
2).钢棒锻后进行退火热处理，步骤及工艺参数如下：
将钢棒加热至760℃，保温4小时后，在退火炉中冷却至680℃并保温12～20小时后，出炉空冷。
3).钢棒表面处理，对成品钢棒进行表面磨光或车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒；
4).在成品钢棒上取样检验力学性能，进行室温拉伸试验和高温持久试验；
--试样热处理步骤及工艺参数如下：
淬火：加热温度1085～1115℃  时间1小时；  冷却方式：油冷
回火：加热温度≥700℃       时间2小时；  冷却方式：空冷
--试样室温拉伸试验技术要求如下：
抗拉强度      σ_b≥965N/mm²
屈服强度      σ_0.02≥689N/mm²
伸长率        δ≥15％
断面收缩率    ψ≥45％
冲击功        AKv≥10.7J
硬度          HB≤321
--高温持久试验
实验条件：温度660℃；应力245N/mm²
断裂时间  T≥100小时。
本发明的技术效果：
采用上述材料及相应工艺方法制备的汽轮机叶片及螺栓材料，经室温拉伸和高温持久试验，结果表明其力学性能完全达到设计要求，试验结果如下：