[发明专利]一种汽轮机叶片和螺栓用耐热钢

说明书

本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种汽轮机叶片和螺栓用耐热钢。所述耐热钢按质量百分含量包括如下化学元素：C 0.08～0.18％，Mn≤0.15％，Cr 9.80～11.5％，Mo 0.6～1.2％，W 1.7～2.4％，Co 3.0～3.8％，V 0.10～0.40％，Ni≤0.20％，Al≤0.02％，Ti≤0.02％，Cu≤0.20％，Nb 0.02～0.10％，Ta 0.02～0.10％，N 0.005～0.040％，B 0.003～0.015％，杂质≤0.185％，Fe 79.49～84.672％；所述Nb的质量百分含量和Ta的质量百分含量的加和为0.05～0.18％，B的质量百分含量和N的质量百分含量比例为0.1～1.2。本发明的耐热钢可以满足工作温度为630℃及630℃以下的汽轮机叶片和螺栓的使用要求。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种汽轮机叶片和螺栓用耐热钢。

背景技术

随着汽轮机蒸汽参数的不断提高，对金属材料的高温性能提出了越来越严苛的要求。高温叶片与螺栓作为汽轮机组的核心零部件，其使用寿命和可靠性一直是国内外重点关注的问题。在现有的高温叶片与螺栓材料中，列入国家标准GB/T8732-2014中的高温叶片用材料，高温强度最高的为14Cr11W2MoNiVNbN，列入国家标准GB/T20410-2006中的高温螺栓用材料，高温强度最高的为1Cr11MoNiW1VNbN，两者实为同一材料，只是材料牌号的新旧表述方法不同而已。14Cr11W2MoNiVNbN/1Cr11MoNiW1VNbN耐热钢材料虽具有较高的强度、塑性和韧性，但最高工作温度不能超过600℃。作为长时高温性能指标的蠕变断裂强度，14Cr11W2MoNiVNbN钢在630℃/10万小时条件下只有63MPa左右，已不能满足工作温度为630℃的汽轮机高温叶片与螺栓的设计要求。因此，有必要对现有高温叶片与螺栓材料进行进一步的研究与改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽轮机叶片和螺栓用耐热钢及其制备方法，可以满足工作温度为630℃及630℃以下的汽轮机叶片和螺栓的使用要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一方面提供一种汽轮机叶片和螺栓用耐热钢，所述耐热钢按质量百分含量包括如下化学元素：C 0.08～0.18％，Mn≤0.15％，Cr9.80～11.5％，Mo 0.6～1.2％，W 1.7～2.4％，Co 3.0～3.8％，V 0.10～0.40％，Ni≤0.20％，Al≤0.02％，Ti≤0.02％，Cu≤0.20％，Nb 0.02～0.10％，Ta 0.02～0.10％，N0.005～0.040％，B 0.003～0.015％，杂质≤0.185％，Fe 79.49～84.672％；所述Nb的质量百分含量和Ta的质量百分含量的加和为0.05～0.18％，B的质量百分含量和N的质量百分含量比例为0.1～1.2。

在本发明的一些实施方式中，所述的杂质包括Si、P、S的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，以耐热钢的总质量为基准计，所述Si、P、S对应的质量百分数分别是：Si≤0.15％，P≤0.020％，S≤0.015％。

在本发明的一些实施方式中，铬当量≤10.0％。

在本发明的一些实施方式中，所述耐热钢按质量百分含量包括如下化学元素：C0.08～0.15％，Mn≤0.10％，Cr 9.80～11.0％，Mo 0.70～1.0％，W 1.7～2.2％，Co 3.0～3.5％，V 0.10～0.30％，Ni≤0.10％，Al≤0.01％，Ti≤0.01％，Cu≤0.20％，Nb 0.02～0.08％，Ta 0.02～0.08％，N 0.010～0.035％，B 0.003～0.012％，杂质≤0.125，Fe81.098％～84.567％；所述Nb的质量百分含量和Ta的质量百分含量的加和为0.06～0.15％，B的质量百分含量和N的质量百分含量比例为0.1～0.8。