[发明专利]一种超超临界汽轮机转子用耐热钢

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体为一种超超临界汽轮机转子用耐热钢。

背景技术

目前，我国已成为世界上投运超超临界机组最多的国家，对超超临界机组用材料的需求量很大，前几年向全球采购供不应求，有些关键部件材料的价格成倍上涨，使机组的制造成本大幅上升，材料已成为中国发展超超临界机组的制约因素之一。为了解除材料制约，迫切需要开展超超临界机组用关键材料的研制及应用研究。

X12CrMoWVNbN10-1-1（即X12耐热钢）是目前常用的超超临界汽轮机转子用钢，它是在9Cr-1Mo耐热钢的基础上改进而来，目前X12钢的使用温度极限为600℃。但随着超超临界机组参数—温度的进一步提高至620℃，X12钢已不能满足要求，迫切要求研究出新一代材料来满足实际需要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种超超临界汽轮机转子用耐热钢，其能解决采用X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢加工的超超临界汽轮机转子不能满足超超临界汽轮机组620℃要求的问题。

一种超超临界汽轮机转子用耐热钢，其特征在于：其包括以下质量百分比的元素材料，碳（C）：0.1～0.15；锰（Mn）：0.15～0.25；铬（Cr）：10.00～11.00；钴（Co）：2.0～4.0；钼（Mo）：0.6～1.1；钨（W）：1.0～3.0；镍（Ni）：0.15～0.25；钒（V）：0.15～0.25；铌（Nb）：0.07～0.09；氮（N）：0.02～0.04；余量为Fe及杂质元素。

其进一步特征在于：

所述钴（Co）的含量优选3.0～4.0；

所述钼（Mo）的含量优选0.75～0.95；

所述钨（W）的含量优选1.0～2.0；

所述杂质元素的成份控制，硫（S）≤0.010；磷（P）≤0.012；铜（Cu）≤0.15；铝（Al）≤0.010；锡（Sn）≤0.010；锑（Sb）≤0.0015份；砷（As） ≤0.020；硅（Si） ≤0.12；H ≤1.0ppm；O ≤35ppm。

加工上述一种超超临界汽轮机转子用耐热钢，先将构成元素的原料组成物按配比依次进行真空熔炼、浇注，得到耐热钢钢锭，然后将所述耐热钢钢锭依次进行锻造、热处理，最后进行力学性能试验；

其中力学性能试验中，材料的室温性能要求应满足抗拉强度Rm≥889MPa；屈服强度Rp0.2≥700MPa；伸长率：A≥13%；断面收缩率：Z≥40%；冲击功：Akv≥30J；力学性能试验，包括进行短时高温持久试验，短时高温持久试验的试验条件为试验温度650℃、应力180Mpa，持久断裂时间大于200小时。

与X12耐热钢材料相比较，本发明超超临界汽轮机转子用耐热钢的有益效果在于：其能满足超超临界汽轮机组620℃要求，

（1）其成份中添加了钴（Co）元素，钴（Co）元素是一种奥氏体形成元素，其能抑制高铬铁素体钢高温淬火下δ-Fe的生成，并且钴（Co）元素对于A_c1温度只有轻微的影响，且其能提高M_s和居里温度，较高的居里温度有利于钢保持其自身的铁磁性，从而保护高的扩散能垒，并减缓钢中溶质的扩散过程、减缓沉淀粒子的长大；同时Co在铁素体中显示出很高的固溶度，而它几乎不溶于Laves相；