[发明专利]用做超临界汽轮机叶片或螺栓的耐热钢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机材料，尤其涉及一种用做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，汽轮机向超临界机组发展，其工作温度提高到550℃，现有的汽轮机叶片和螺栓材料的力学性能已不能满足该工况的使用要求。

发明内容

本发明要解决的问题是要提供一种用做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：

一种用做汽轮机叶片和螺栓的耐热钢，其化学组成(重量百分比)为：

C  0.12～0.16；Mn  0.30～0.70；Ni 0.35～0.65；

Cr 10.0～11.0；Mo  0.30～0.5； W  1.5～1.9；

V  0.14～0.20；Nb  0.05～0.11；N  0.04～0.08；

余量是Fe及不可避免的杂质。

所述杂质(重量百分比)为：

Si≤0.10；S≤0.015；P≤0.015；Al≤0.02；Cu≤0.10。

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12～15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；

4).成品钢棒力学性能检验，在成品钢棒上取样，进行室温拉伸试验；

--试样热处理步骤及工艺参数如下：

淬火：加热温度≥1100℃  时间1小时；冷却方式：油冷

回火：加热温度≥650℃  时间2小时；冷却方式：空冷

--室温拉伸试验技术要求如下：

抗拉强度    σ_b≥930MPa

屈服强度    σ_0.2≥765MPa

伸长率      δ≥14％

断面收缩率  ψ≥32％

冲击功      AKv≥20J

硬度        HB 277～331。

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：