[发明专利]沉淀硬化型马氏体不锈钢及使用有该不锈钢的汽轮机部件

说明书

技术领域

本发明涉及具有高的机械特性的钢材，特别是涉及沉淀硬化型马氏体不锈钢及使用有该不锈钢的汽轮机用部件。

背景技术

近年来，从节能(例如，化石燃料的节约)及防止全球变暖(例如，抑制CO₂气体的产生量)的观点考虑，期望提高火力发电设备的效率(例如，提高汽轮机的效率)。作为提高汽轮机的效率的有效手段之一，有使汽轮机的长叶片又长又大的方法。另外，汽轮机长叶片的又长又大还有望产生一些次要效果：通过减少机舱数来缩短设备建设时间并由此削减成本。

目前，超超临界压发电(USC)设备的汽轮机长叶片主要使用马氏体不锈钢。但是，当汽轮机长叶片又长又大时离心力显著增大，因此，使人担心现有的马氏体不锈钢的机械强度不足。因此，作为汽轮机长叶片的材料，要求机械强度更高的材料。另外，为了防止突然毁坏，还期望具有优异的韧性。

作为具有良好机械强度和韧性的结构材料，例如，在专利文献1中，公开有可优选用于汽轮机叶片的马氏体不锈钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-098349号公报

专利文献2：日本特开2005-194626号公报

发明内容

发明要解决的课题

如前所述，为了实现汽轮机长叶片的又长又大，要求兼具高机械强度和高韧性的材料。而且，由于汽轮机长叶片在干湿交替区域使用而处于严酷的腐蚀环境下，因此，还期望它具有较高的耐腐蚀性[例如，对于应力腐蚀开裂(SCC)的耐性]。

一般而言，机械强度和耐腐蚀性是取舍关系。马氏体不锈钢虽然具有较高的机械强度，但其耐腐蚀性还有待进一步提高。另一方面，沉淀硬化型马氏体不锈钢由于Cr添加量多而C添加量少，因此虽然耐SCC性等耐腐蚀性优异，但在机械强度方面稍有弱点。专利文献2中公开的沉淀硬化型马氏体不锈钢以提高机械强度为重点，虽然机械强度提高，但有可能反而牺牲耐腐蚀性。

因此，本发明的目的在于，提供机械强度和韧性在高水平均衡且耐SCC性等耐腐蚀性优异的沉淀硬化型马氏体不锈钢及使用该不锈钢的汽轮机部件。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式是，为了实现上述目的，提供沉淀硬化型马氏体不锈钢，其以组成计含有0.10质量％以下的C(碳)、13.0质量％以上15.0质量％以下的Cr(铬)、7.0质量％以上10.0质量％以下的Ni(镍)、2.0质量％以上3.0质量％以下的Mo(钼)、0.5质量％以上2.5质量％以下的Ti(钛)、0.5质量％以上2.5质量％以下的Al(铝)、0.5质量％以下的Si(硅)、0.1质量％以上1.0质量％以下的Mn(锰)，其余部分由Fe(铁)及不可避免的杂质构成，其特征在于，在以“[Ti浓度]”为x轴、以由与T i成分组成化合物的Al成分和C成分而得到的“[Al浓度]+2[C浓度]”为y轴表示的x-y平面中，所述Ti、所述Al及所述C的成分量均衡处于由4个坐标点A(0.5，0.5)、B(0.5，2.7)、C(2.5，2.7)、D(2.5，0.5)构成的四边形ABCD内。

发明效果

根据本发明，可以提供机械强度和韧性在高水平均衡且耐SCC性等耐腐蚀性优异的沉淀硬化型马氏体不锈钢及使用有该不锈钢的汽轮机部件。

附图说明

图1是表示本发明涉及的汽轮机长叶片的一个例子的透视示意图。

图2是在以“[Ti浓度]”为x轴、以“[Al浓度]+2[C浓度]”为y轴表示的x-y平面中标绘的发明钢1～9及比较钢1～4中的Ti、Al及C的成分量均衡之图。

图3是表示拉伸强度与时效温度的关系的图。

图4是表示夏比冲击值与时效温度的关系的图。

符号说明

1...叶片剖面部、2...叶片根部、3...防蚀片、4...短管(stub)、

5...围筒、10...汽轮机长叶片

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式，一边参照附图一边进行说明。但是，本发明并不限定于在此举出的实施方式，在不改变要旨的范围内适当组合或改良是可能的。