燃气轮机压气机叶片钢材料及其制备方法技术领域
本发明涉及合金材料，尤其涉及燃气轮机压气机叶片钢材料及其
制备方法。
背景技术
压气机作为燃气轮机中动能转换为热能的重要部件，其叶片不仅
承受高载荷作用，还承受离心力、扭转力的循环作用，所以对叶片材
料既要求有高的强度指标，还要有好的韧性指标，尤其对材料横向性
能、纵横向力学性能差异及FATT50要求很高，目前国内叶片钢材料难
以满足压气机叶片的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供燃气
轮机压气机叶片钢材料。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.08wt％～0.13wt％
Si：0.1wt％～0.35wt％
Mn：0.6wt％～0.9wt％
P：0.0001wt％～0.025wt％
S：0.0001wt％～0.020wt％
Cr：11.4wt％～12.5wt％
Ni：2.2wt％～2.8wt％
Mo：1.6wt％～1.8wt％
V：0.25wt％～0.4wt％
N：0.02wt％～0.04wt％
Fe:余量；
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0～0.005wt％
Pb：0～0.005wt％
Sn：0～0.10wt％。
作为优选地，上述燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.09wt％～0.12wt％
Si：0.19wt％～0.29wt％
Mn：0.7wt％～0.8wt％
P：0.0001wt％～0.02wt％
S：0.0001wt％～0.01wt％
Cr：11.9wt％～12.2wt％
Ni：2.3wt％～2.7wt％
Mo：1.69wt％～1.78wt％
V：0.31wt％～0.4wt％
N：0.03wt％～0.04wt％
Fe:余量；
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0～0.005wt％
Pb：0～0.005wt％
Sn：0～0.10wt％。
上述燃气轮机压气机叶片钢材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述元素成分配比配制合金，通过非真空感应炉熔炼均
匀化，制成钢水；
(2)将步骤(1)的钢水兑入LF炉外精炼炉中进行精炼，制成
精炼钢水；
(3)将步骤(2)的精炼钢水，放置于VD精炼炉真空去气以进
一步精炼，破空后取样分析，按计算量加入N，取样分析全元素，调
整成分，制成优质钢水；
(4)将步骤(3)的优质钢水，采用下注法浇注成电极棒；
(5)将步骤(4)的电极棒作为电极，放置于电渣炉中进行二次
重熔净化，形成电渣锭；
(6)将步骤(5)制成的电渣锭，加热至1200℃～1240℃，保温
时间30～45h，用压机经过二镦二拔，制成钢坯；
(7)将步骤(6)制成的钢坯，加热至1140℃～1170℃，保温时
间1～2.5h后锻造成材，并空冷至室温；
(8)将步骤(7)制成的棒材或型材，装入台车炉加热至678℃
～715℃进行退火处理，保温20-30h后出炉空冷至室温。
作为优选地，上述步骤(6)所述加热的温度优选为1207℃
～1230℃，保温时间32～40h。
作为优选地，上述步骤(7)所述加热的温度优选为1142℃
～1160℃，保温时间优选1～2h。
作为优选地，上述步骤(8)所述加热的温度优选为680℃～710℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明燃气轮机压气机叶
片钢材料具有高的强度、高韧性、小的纵横向力学性能差异(≤10％)
以及足够低的FATT50(低至-40℃)，较好的满足燃气轮机压气机叶片钢
的要求。本发明燃气轮机压气机叶片钢材料制备方法易操作，适合工
业化生产，本发明制备方法使燃气轮机压气机叶片钢国产化，极大降
低燃气轮机压气机叶片钢成本，提升经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将
此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明
内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1 燃气轮机压气机叶片钢材料及其制备方法
燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.11wt％
Si：0.27wt％
Mn：0.74wt％
P：0.018wt％
S：0.003wt％
Cr：12.1wt％
Ni：2.61wt％
Mo：1.74wt％
V：0.32wt％
N：0.033wt％
Fe:余量；
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0.002wt％
Pb：0.001wt％
Sn：0.07wt％。
本例燃气轮机压气机叶片钢材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述元素成分配比配制合金，通过非真空感应炉熔炼均
匀化，制成钢水；
(2)将步骤(1)的钢水兑入LF炉外精炼炉中进行精炼，制成
精炼钢水；
(3)将步骤(2)的精炼钢水，放置于VD精炼炉真空去气以进
一步精炼，破空后取样分析，按计算量加入N，取样分析全元素，调
整成分，制成优质钢水；
(4)将步骤(3)的优质钢水，采用下注法浇注成电极棒；
(5)将步骤(4)的电极棒作为电极，放置于电渣炉中进行二次
重熔净化，形成电渣锭；
(6)将步骤(5)制成的电渣锭，加热至1220±3℃，保温36h，
用压机经过二镦二拔，制成钢坯；
(7)将步骤(6)制成的钢坯，加热至1150±3℃，保温1.5h
后锻造成材，并空冷至室温；
(8)将步骤(7)制成的棒材或型材，装入台车炉加热至690±
3℃进行退火处理，保温30h出炉空冷至室温。
本例燃气轮机压气机叶片钢材料具有优秀的性能，详情见表1。
实施例2 燃气轮机压气机叶片钢材料
燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.113wt％
Si：0.265wt％
Mn：0.75wt％
P：0.019wt％
S：0.004wt％
Cr：12.16wt％
Ni：2.59wt％
Mo：1.73wt％
V：0.34wt％
N：0.034wt％
Fe:余量；
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0.001wt％
Pb：0.002wt％
Sn：0.08wt％。
本例燃气轮机压气机叶片钢材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述元素成分配比配制合金，通过非真空感应炉熔炼均
匀化，制成钢水；
(2)将步骤(1)的钢水兑入LF炉外精炼炉中进行精炼，制成
精炼钢水；
(3)将步骤(2)的精炼钢水，放置于VD精炼炉真空去气以进
一步精炼，破空后取样分析，按计算量加入N，取样分析全元素，调
整成分，制成优质钢水；
(4)将步骤(3)的优质钢水，采用下注法浇注成电极棒；
(5)将步骤(4)的电极棒作为电极，放置于电渣炉中进行二次
重熔净化，形成电渣锭；
(6)将步骤(5)制成的电渣锭，加热至1230±3℃，保温31h，
用压机经过二镦二拔，制成钢坯；
(7)将步骤(6)制成的钢坯，加热至1160±3℃，保温1h后
锻造成材，并空冷至室温；
(8)将步骤(7)制成的棒材或型材，装入台车炉加热至710±
3℃进行退火处理，保温26h出炉空冷至室温。
本例燃气轮机压气机叶片钢材料具有优秀的性能，详情见表1。
实施例3 燃气轮机压气机叶片钢材料及其制备方法
燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.108wt％
Si：0.258wt％
Mn：0.73wt％
P：0.018wt％
S：0.006wt％
Cr：11.94wt％
Ni：2.63wt％
Mo：1.72wt％
V：0.36wt％
N：0.031wt％
Fe:余量。
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0.001wt％
Pb：0.002wt％
Sn：0.08wt％。
本例燃气轮机压气机叶片钢材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述元素成分配比配制合金，通过非真空感应炉熔炼均
匀化，制成钢水；
(2)将步骤(1)的钢水兑入LF炉外精炼炉中进行精炼，制成
精炼钢水；
(3)将步骤(2)的精炼钢水，放置于VD精炼炉真空去气以进
一步精炼，破空后取样分析，按计算量加入N，取样分析全元素，调
整成分，制成优质钢水；
(4)将步骤(3)的优质钢水，采用下注法浇注成电极棒；
(5)将步骤(4)的电极棒作为电极，放置于电渣炉中进行二次
重熔净化，形成电渣锭；
(6)将步骤(5)制成的电渣锭，加热至1200±3℃，保温40h，
用压机经过二镦二拔，制成钢坯；
(7)将步骤(6)制成的钢坯，加热至1142±3℃，保温2h后
锻造成材，并空冷至室温；
(8)将步骤(7)制成的棒材或型材，装入台车炉加热至680±
3℃进行退火处理，保温30h出炉空冷至室温。
实施例1-3 燃气轮机压气机叶片钢材料具有优秀的性能，详情如
下表表1：
表1
实施例4 燃气轮机压气机叶片钢材料
燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.09wt％
Si：0.29wt％
Mn：0.7wt％
P：0.0001wt％
S：0.01wt％
Cr：11.9wt％
Ni：2.3wt％
Mo：1.78wt％
V：0.4wt％
N：0.04wt％
Fe:余量；
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0.004wt％
Pb：0.002wt％
Sn：0.03wt％。
实施例5 燃气轮机压气机叶片钢材料
燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.12wt％
Si：0.19wt％
Mn：0.7wt％～0.8wt％
P：0.0001wt％～0.02wt％
S：0.0001wt％～0.01wt％
Cr：11.9wt％～12.2wt％
Ni：2.3wt％～2.7wt％
Mo：1.69wt％～1.78wt％
V：0.31wt％～0.4wt％
N：0.03wt％～0.04wt％
Fe:余量；
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0.001wt％
Pb：0.002wt％
Sn：0.009wt％。
实施例6 燃气轮机压气机叶片钢材料
燃气轮机压气机叶片钢材料，其具有如下组成：
C：0.08wt％
Si：0.35wt％
Mn：0.9wt％
P：0.021wt％
S：0.011wt％
Cr：11.4wt％
Ni：2.8wt％
Mo：1.8wt％
V：0.25wt％
N：0.04wt％
Fe:余量；
以及不可避免的杂质元素，所述杂质用元素量限定及其含量为：
Ag：0.003wt％
Pb：0.005wt％
Sn：0.10wt％。