[发明专利]一种高强度高塑韧性的叶片材料

说明书

本发明提供一种高强度高塑韧性的叶片材料，由以下重量百分比的元素组成：C：0.02～0.05％，Si：≤1.0％，Mn：≤1.0％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Cr：14.0～16.0％，Ni：6.0～7.0％，Mo：0.5～1.2％，Cu：1.25～1.75％，Nb：8×C～20×C％，V：0.02～0.20％，N：0.005～0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明进一步提供一种高强度高塑韧性的叶片材料的用途及其制备方法。本发明提供的一种高强度高塑韧性的叶片材料，在保持较好的塑性和韧性的同时，屈服强度显著提高，可以满足要求更高强度、塑性和韧性的汽轮机叶片的需要。

技术领域

本发明属于金属材料的技术领域，涉及一种高强度高塑韧性的叶片材料。

背景技术

在国家标准GB/T8732-2014中，强度最高、塑性和韧性最好的叶片材料为沉淀硬化型马氏体不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb，但其屈服强度Rp0.2为890～980MPa，抗拉强度Rm为950～1020MPa，仍然不能满足更长的汽轮机低压末级叶片对材料强度的要求。目前，国内外也研发过其他高强度叶片材料，但材料的塑性和韧性仍不能满足汽轮机更长叶片的安全性设计要求。因此必须开发出一种强度更高、塑韧性更好的汽轮机叶片材料。

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高强度高塑韧性的叶片材料，用于提高现有技术中汽轮机叶片材料的强度、塑性和韧性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种高强度高塑韧性的叶片材料，由以下重量百分比的元素组成：

C(碳)：0.02～0.05％，Si(硅)：≤1.0％，Mn(锰)：≤1.0％，P(磷)：≤0.02％，S(硫)：≤0.01％，Cr(铬)：14.0～16.0％，Ni(镍)：6.0～7.0％，Mo(钼)：0.5～1.2％，Cu(铜)：1.25～1.75％，Nb(铌)：8×C～20×C％，V(钒)：0.02～0.20％，N(氮)：0.005～0.040％，余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。

上述8×C～20×C％是指Nb(铌)的含量为C含量的8-20倍。

优选地，所述高强度高塑韧性的叶片材料，由以下重量百分比的元素组成：

C(碳)：0.02～0.05％，Si(硅)：0.2～0.6％，Mn(锰)：0.2～0.8％，P(磷)：≤0.02％，S(硫)：≤0.01％，Cr(铬)：14.0～16.0％，Ni(镍)：6.2～6.8％，Mo(钼)：0.5～1.0％，Cu(铜)：1.35～1.75％，Nb(铌)：8×C～15×C％，V(钒)：0.02～0.10％，N(氮)：0.005～0.030％，余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。

上述8×C～20×C％是指Nb(铌)的含量为C含量的8-15倍。

优选地，所述杂质选自Al(铝)、Sn(锡)、Ag(银)、Pb(铅)中的一种或多种元素。

上述不可避免的杂质是叶片冶炼过程中不可避免沾染的微量杂质元素。

更优选地，所述杂质中元素的重量百分比含量符合以下要求：

Al：≤0.03％，Sn：≤0.10％，Ag：≤0.01％，Pb：≤0.01％。

本发明第二方面提供上述高强度高塑韧性的叶片材料在汽轮机叶片中的用途。

本发明第三方面提供一种高强度高塑韧性的叶片材料的制备方法，按元素配比取原料混合后冶炼、重熔成钢锭，将钢锭进行锻造成毛坯，再将毛坯进行热处理、机械加工，以提供所述叶片材料。

优选地，所述冶炼为电弧炉冶炼。

更优选地，所述电弧炉冶炼为碱性电弧炉冶炼。上述碱性电弧炉冶炼为常规的电弧炉冶炼工艺。