[发明专利]一种630℃以上超超临界汽轮机锻件用耐热钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种630℃以上超超临界汽轮机锻件用耐热钢及其制备方法，属于金属材料技术领域，用于解决现有的耐热钢综合性能较差的问题。上述耐热钢按质量百分比计，其成分包括：C：0.05％‑0.08％；Mn：0.25％‑0.5％；Si：0.6％‑1.0％；Cr：8.5％‑9.2％；V：0.18％‑0.35％；W：2.0％‑2.45％；Co：3％‑3.4％；Cu：0.01％‑0.5％，Nb：0.01％‑0.15％，Ta：0.01％‑0.15％，Nb+Ta：0.09％‑0.3％，B：0.012％‑0.02％；N：0.004％‑0.008％；Al≤0.01％，Ti≤0.01％，稀土：0.01％‑0.3％；P≤0.008％；S≤0.005％；其余为Fe和不可避免的杂质，稀土为由Ce、Y、Nd、La、Pr组成的两种以上混合稀土。本发明的耐热钢综合性能良好，适用于工作温度为630℃及以上汽轮机锻件。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种630℃以上超超临界汽轮机锻件用耐热钢及其制备方法。

背景技术

我国作为世界上最大的煤炭消耗国，燃煤火力发电是我国最主要的能源供应方式，在未来相当长的一段时间内，燃煤发电技术仍然是我国电力工业的重要发展方向。对于火力发电机组来说，提高蒸汽参数可以显著提高机组的热效率，降低煤耗及温室气体排放。在热力系统不变的情况下，由目前的机组初参数由31MPa/600℃/620℃/620℃提高到35MPa/615℃/630℃/630℃，发电煤耗可降低约3g/kWh；机组初参数进一步提高到35MPa/630℃/650℃/650℃，发电煤耗可再降低约2g/kWh。目前，已经投入商业运行的机组的最高进汽温度已经达到620℃，国内也已经不再批准620℃以下火电项目，未来发展方向将是630℃、650℃及700℃以上火电机组项目。

然而，我国在清洁、高效的超超临界火力发电机组关键部件制备上仍受制于人，相应的关键耐热材料需要进口，为攻克关键核心技术，高性能、高可靠性的耐热钢材料与产品的国产化迫在眉睫。机组参数的提高对材料性能要求也进一步提高，尤其对高应力高温度条件下的强韧性及持久性能要求更加苛刻。析出强化是9％Cr系耐热钢重要强化方式，主要强化相为M₂₃C₆和MX型粒子，而随着服役时间增加，M₂₃C₆型碳化物尺寸会长大，导致强化效果大幅降低。现有高温锻件材料中13Cr9Mo2Co1NiVNbNB用于转子锻件，工作温度可以达到620℃，但更高使用温度的汽轮机用大型锻件材料目前尚无可靠材料可选。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种630℃以上超超临界汽轮机锻件用耐热钢及其制备方法，其高温强度、抗冲击性、高温持久性、耐腐蚀、高温抗氧化性等综合性能良好，适用于工作温度为630℃及以上汽轮机锻件。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种630℃以上超超临界汽轮机锻件用耐热钢，按质量百分比计，其成分包括：C：0.05％-0.08％；Mn：0.25％-0.5％；Si：0.6％-1.0％；Cr：8.5％-9.2％；V：0.18％-0.35％；W：2.0％-2.45％；Co：3％-3.4％；Cu：0.01％-0.5％，Nb：0.01％-0.15％，Ta：0.01％-0.15％，Nb+Ta：0.09％-0.3％，B：0.012％-0.02％；N：0.004％-0.008％；Al≤0.01％，Ti≤0.01％，稀土：0.01％-0.3％；P≤0.008％；S≤0.005％；其余为Fe和不可避免的杂质，稀土为由Ce、Y、Nd、La、Pr组成的两种以上混合稀土。