[发明专利]一种620℃以上超超临界汽轮机铸件的热处理方法

说明书

本发明公开了一种620℃以上超超临界汽轮机铸件的热处理方法，属于热处理技术领域。本发明包括以下步骤：S1.均质化热处理；S2.低温退火热处理；S3.正火热处理；S4.回火热处理；低温退火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机铸件置入80～150℃待料炉，保温5h，再以≤50℃/h的速率升温至650～850℃，保温30～100h。通过制定合理的均质化、正火和回火热处理工艺制度，同时在均质化热处理和正火热处理之间，进行低温退火热处理，获得近乎平衡的铁素体和碳化物组织，消除组织遗传性，细化晶粒，解决ZG08Cr9W3Co3VNbNB材质铸件因组织遗传性导致晶粒粗大的问题，满足产品对综合性能的要求。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，特别涉及一种620℃以上超超临界汽轮机铸件的热处理方法。

背景技术

超超临界火电机组成为世界主要国家清洁燃煤技术的主要发展方向。超超临界机组铸件材料所用的铁素体耐热钢具有导热系数高、线膨胀系数小、耐腐蚀能力高和工艺性好等优点。随着机组参数的提高，适用于620℃以上的9Cr铁素体耐热钢被不断开发及应用，ZG08Cr9W3Co3VNbNB材质被作为630-650℃超超临界火电机组大型汽轮机铸件的备选材料之一。

由于大型铸件无法利用锻压、轧制等热变形方法来调整产品内部组织，只能单纯依靠热处理对产品进行最大限度的组织与性能优化，所以合理的热处理工艺对铸件产品的质量至关重要。汽轮机铸件热处理工艺主要包括均质化热处理、正火和回火热处理。均质化热处理需通过高温保温，使硼碳化物、δ铁素体溶解以及消除大型铸件的成分偏析，这就造成铸件晶粒粗大。同时，ZG08Cr9W3Co3VNbNB材质为马氏体型耐热钢，合金含量较高，在发生铁素体转变时，铁素体组织与原奥氏体总保持一定的晶体学取向关系，导致大型铸件具有严重的组织遗传性。如果不能有效细化铸造和均质化过程中长大的晶粒，就会破坏超超临界钢的综合力学性能，需通过热处理工艺进行晶粒细化处理，以满足使用要求。

目前晶粒细化热处理方法主要包括两种，一种是多次循环往复奥氏体化处理，再结晶细化晶粒。对于ZG08Cr9W3Co3VNbNB材质而言，经循环往复奥氏体化后，晶粒尺寸由均质化+正火+回火工艺的768μm，细化至404μm，但是晶粒出现明显混晶现象，且由于超超临界材料组织遗传性较强，需要较多次的奥氏体化，会大幅增加生产成本并延长制造周期。另外一种是在平衡组织转变温度进行等温处理，获得珠光体型等温转变组织，打破组织遗传性细化晶粒。通过平衡组织转变细化铸件晶粒，需在珠光体转变温度进行较长时间的等温保温，使马氏体组织转变为珠光体型平衡组织，切断原始粗大奥氏体晶粒度的组织遗传，最终细化晶粒。在珠光体转变温度保温80h后，珠光体组织转变量较少且不均匀，晶粒尺寸仅细化至565μm，出现混晶现象。现有热处理方法无法满足超超临界ZG08Cr9W3Co3VNbNB材质铸件对晶粒细化及综合性能的要求。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种620℃以上超超临界汽轮机铸件的热处理方法，通过制定合理的均质化、正火和回火热处理工艺制度，同时在均质化热处理和正火热处理之间，进行低温退火热处理，获得近乎平衡的铁素体和碳化物组织，消除组织遗传性，细化晶粒，解决ZG08Cr9W3Co3VNbNB材质铸件因组织遗传性导致晶粒粗大的问题，满足产品对综合性能的要求。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种620℃以上超超临界汽轮机铸件的热处理方法，步骤为

S1.均质化热处理；

S2.低温退火热处理；

S3.正火热处理；

S4.回火热处理；

低温退火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机铸件置入80～150℃待料炉，保温5h，再以≤50℃/h的速率升温至650～850℃，保温30～100h。