[发明专利]沉淀硬化型马氏体不锈钢和使用其的汽轮机长叶片

说明书

技术领域

本发明涉及具备优异的组织稳定性、机械特性和耐腐蚀性的沉淀硬化型马氏体不锈钢和使用其的汽轮机长叶片。

背景技术

近年来，从节能（例如，节约化石燃料）和防止全球气候变暖（例如，抑制CO₂气体的产生量）的观点出发，希望提高火力发电站的效率（例如，提高汽轮机的效率）。作为使汽轮机的效率提高的有效手段之一，可以使汽轮机长叶片变长变大。另外，汽轮机长叶片变长变大，还能够期待由汽缸数减少带来的设备建设期间缩短和由此带来的成本削减的次要的效果。

为了提高汽轮机的可靠性，要求机械性质和耐腐蚀性两方面优异的长叶片材料。沉淀硬化型马氏体不锈钢，Cr添加量多，C添加量少，因此耐腐蚀性优异，但是强度与韧性的平衡差（例如，参照专利文献1）。现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-194626号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供具备优异的机械特性和耐腐蚀性的沉淀硬化型马氏体不锈钢。

用于解决技术问题的手段

沉淀硬化型马氏体不锈钢的特征在于，以质量比计，含有0.1%以下的C、0.1%以下的N、10～15%的Cr、10～15%的Ni、0.5～2.5%的Mo、1.0～3.0%的Al、1.0%以下的Si和1.0%以下的Mn，其余部分为Fe和不可避免的杂质。

发明效果

根据本发明，能提供具备优异的组织稳定性、机械特性和耐腐蚀性的沉淀硬化型马氏体不锈钢。

附图说明

图1为表示本发明的汽轮机长叶片的一个例子的立体示意图。

图2为表示本发明的低压级转子的一个例子的示意图。

图3为表示本发明的低压级汽轮机的一个例子的示意图。

图4为表示本发明的发电站的一个例子的示意图。

具体实施方式

以下，对本发明的沉淀硬化型马氏体不锈钢中含有的成分元素的作用和添加量的规定进行说明。

在以下的说明中，成分元素的添加量以质量比（%）表示。

碳（C）形成铬碳化物，存在由碳化物的过量沉淀引起的韧性降低、由晶界附近的Cr浓度降低引起的耐腐蚀性恶化等问题。另外，C使马氏体相变结束温度点显著降低。因此，C的量需要抑制，优选为0.1%以下，更优选为0.05%以下。

氮（N）形成TiN和/或AlN使疲劳强度降低，对韧性也会造成不良影响。因此，N的量需要抑制，优选为0.1%以下，更优选为0.05%以下。

铬（Cr）为在表面形成钝化膜而有助于提高耐腐蚀性的元素。通过使添加的下限为10.0%，能够充分确保耐腐蚀性。另一方面，当过量添加Cr时，有害相沉淀，使机械性质显著恶化，因此，使上限为15.0%。由以上可知，Cr的添加量需要为10.0～15.0%。优选为11.0～14.0%，特别优选为12.0～13.0%。

镍（Ni）为抑制δ铁素体的形成，并且通过Ni-Al化合物的沉淀硬化有助于提高强度的元素。另外，也改善淬硬性、韧性。为了充分得到上述的效果，需要使添加的下限为10.0%。另一方面，当添加量超过15.0%时，有害相沉淀，得不到作为目标的机械特性。从以上方面出发，Ni的添加量需要为10.0～15.0%。更优选为11.0～14.0%，特别优选为12.0～13.0%。

钼（Mo）为提高耐腐蚀性的元素。为了得到目标的耐腐蚀性，至少需要添加0.5%，另一方面，当添加量超过2.5%时，助长有害相的形成，反而使特性恶化。从以上方面出发，Mo的添加量需要为0.5～2.5%，更优选为1.0～2.0%，特别优选为1.25～1.75%。

铝（Al）为形成Ni-Al化合物有助于沉淀硬化的元素。为了充分显现出沉淀硬化，至少需要添加1.0%以上。当添加量超过3.0%时，由于Ni-Al化合物的过量沉淀和有害相的形成，引起机械性质降低。从以上方面出发，Al的添加量需要为1.0～3.0%。更优选为1.5～2.5%，特别优选为1.75～2.25%。

硅（Si）为脱氧材料，优选为1.0%以下。这是因为：当超过1.0%时，δ铁素体的沉淀成为问题。更优选为0.5%以下，特别优选为0.25%以下。当应用真空碳脱氧法和电渣重熔法时，能够将Si的添加省去，在该情况下，优选不添加Si。