CN102220459A - 降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺 - Google Patents

降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺，其能有效避免采用现有亚温退火工艺处理透平叶片时、其工艺效果易受到叶片原材料化学成分影响的问题，并能解决现有亚温退火工艺中由于叶片在热处理过程中高温停留时间过长而导致的叶片韧脆转变温度和晶间断裂比偏高的问题。将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将淬火料筐放入热处理淬火炉内，其特征在于：叶片在所述淬火炉内进行两次淬火，其中第一次淬火温度为980℃～1070℃、保温1小时～3小时、冷却速度20℃/分钟～50℃/分钟，第二次淬火温度为900℃～1000℃、保温15分钟～120分钟、冷却速度30℃/分钟～50℃/分钟，并保证第一次淬火温度比第二淬火温度高20℃～100℃。

Description

降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺
技术领域
本发明涉及透平叶片的热处理工艺领域，具体为降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺。
背景技术
韧脆转变温度（FATT50）和晶间断裂比是考核透平叶片的重要指标，通常在气候温度较低的环境下，如果韧脆转变温度（FATT50）偏高则透平叶片在起停时容易产生脆断，而在高温运行过程中如果晶间断裂比偏高，则透平叶片的晶界强度下降从而引起叶片失效。目前透平叶片的生产多采用常规的亚温退火工艺，即先经过880℃~920℃的炉冷退火，再进行980℃~1030℃油冷淬火，其缺点在于其工艺效果受原材料化学成分的影响较大，而且淬火温度偏高，叶片在热处理过程中高温停留时间过长，从而导致透平叶片的韧脆转变温度（FATT50）和晶间断裂比偏高而达不到技术要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺，其能有效避免采用现有亚温退火工艺处理透平叶片时、其工艺效果易受到叶片原材料化学成分影响的问题，并能解决现有亚温退火工艺中由于叶片在热处理过程中高温停留时间过长而导致的叶片韧脆转变温度和晶间断裂比偏高的问题。
其技术方案是这样的，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内，其特征在于：所述叶片在所述淬火炉内进行两次淬火，其中第一次淬火温度为980℃～1070℃、保温1小时～3小时、冷却速度20℃/分钟～50℃/分钟，第二次淬火温度为900℃～1000℃、保温15分钟～120分钟、冷却速度30℃/分钟～50℃/分钟，并且保证第一次淬火温度比第二淬火温度高20℃～100℃。
其进一步特征在于：所述第二次淬火的冷却速度的选择应尽量靠近范围内的较大值；所述第一次淬火冷却介质选用沙子或空气或油或水，所述第二次淬火冷却介质选用空气或油或水。
采用上述热处理工艺方法对叶片进行热处理后，由于第一次淬火温度较高、保温时间较长，促使得材料内的合金元素固溶充分，组织均匀化效果较好，从而减少原材料化学成分对热处理工艺的影响、降低了工艺对叶片原材料的要求，可以广泛应用于X20Cr13、X22CrMoV12-1等有韧脆转变温度（FATT50）和晶间断裂比考核要求的透平叶片材料；而第二次淬火工艺，其淬火温度低、保温时间短，减少了叶片高温停留时间，同时采用较高的冷却速度能进一步减少叶片高温停留时间，从而最大限度地改善晶界强度；两次淬火的合理应用，通过细化晶粒，改善晶界强度，为后续的回火热处理提供较为有利的条件，从而实现韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的有效降低。
具体实施方式
实施例一：
（1）选用X20Cr13材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将淬火料筐放入热处理淬火炉内；
（2）第一次淬火：淬火温度980℃，保温3小时，冷却速度30℃/分钟，淬火冷却介质选用空气；
（3）第二次淬火：淬火温度960℃，保温100分钟，冷却速度40℃/分钟，淬火冷却介质选用油；
与采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表1。
实施例二：
（1）选用X20Cr13材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内；
（2）第一次淬火：淬火温度1020℃， 保温2小时，冷却速度50℃/分钟，淬火冷却介质选用水；
（3）第二次淬火：淬火温度980℃，保温15分钟，冷却速度40℃/分钟，淬火冷却介质选用油；
与采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表2。
Figure 656703DEST_PATH_IMAGE002
实施例三：
（1）选用X20Cr13材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内；
（2）第一次淬火：淬火温度1030℃，保温1小时，冷却速度30℃/分钟，淬火冷却介质选用空气；
（3）第二次淬火：淬火温度950℃，保温30分钟，冷却速度50℃/分钟，淬火冷却介质选用水；
与采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表3。
Figure 815152DEST_PATH_IMAGE003
实施例四：
（1）选用X20Cr13材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内；
（2）第一次淬火：淬火温度1000℃，保温3小时，冷却速度40℃/分钟，淬火冷却介质选用油；
（3）第二次淬火：淬火温度900℃，保温120分钟，冷却速度50℃/分钟，淬火冷却介质选用水；
与采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表4。
Figure 526756DEST_PATH_IMAGE004
实施例五：
（1）选用X20Cr13材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内；
（2）第一次淬火：淬火温度1010℃，保温2小时，冷却速度40℃/分钟，淬火冷却介质选用油；
（3）第二次淬火：淬火温度950℃，保温50分钟，冷却速度30℃/分钟，淬火冷却介质选用空气；
与采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表5。
Figure 454260DEST_PATH_IMAGE005
实施例六：
（1）选用X20Cr13材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内；
（2）第一次淬火：淬火温度1020℃，保温2小时，冷却速度30℃/分钟，淬火冷却介质选用空气；
（3）第二次淬火：淬火温度940℃，保温80分钟，冷却速度30℃/分钟，淬火冷却介质选用空气；
采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表6。
Figure 655434DEST_PATH_IMAGE006
实施例七：
（1）选用X22CrMoV12-1材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将淬火料筐放入热处理淬火炉内，其中叶片材料为X22CrMoV12-1；
（2）第一次淬火：淬火温度1070℃，保温1.5小时，冷却速度20℃/分钟，淬火冷却介质选用沙箱冷却；
（3）第二次淬火：淬火温度1000℃，保温100分钟，冷却速度50℃/分钟，淬火冷却介质选用水；
采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表7。
Figure 301179DEST_PATH_IMAGE007
实施例八：
（1）选用X22CrMoV12-1材质叶片，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内；
（2）第一次淬火：淬火温度1050℃，保温2小时，冷却速度30℃/分钟，淬火冷却介质选用空气；
（3）第二次淬火：淬火温度980℃，保温120分钟，冷却速度30℃/分钟，淬火冷却介质选用空气；
采用常规工艺相比较，采用以上热处理工艺加工叶片后，其韧脆转变温度（FATT50）、晶间断裂比的对照见表8。
Figure 613212DEST_PATH_IMAGE008
上述表1～表8中，Rm为抗拉强度，Rp0.2为条件屈服强度，A为断后伸长率，Z为断面收缩率，FATT为韧脆转变温度，IGF为晶间断裂比。

Claims (3)

1.降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺，将叶片按照工艺方案均匀放到通用的淬火料筐中，再将所述淬火料筐放入热处理淬火炉内，其特征在于：所述叶片在所述淬火炉内进行两次淬火，其中第一次淬火温度为980℃～1070℃、保温1小时～3小时、冷却速度20℃/分钟～50℃/分钟，第二次淬火温度为900℃～1000℃、保温15分钟～120分钟、冷却速度30℃/分钟～50℃/分钟，并且保证第一次淬火温度比第二淬火温度高20℃～100℃。
2.根据权利要求1所述的降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺，其特征在于：所述第二次淬火的冷却速度的选择应尽量靠近范围内的较大值。
3.根据权利要求2所述的降低透平叶片韧脆转变温度和晶间断裂比的热处理工艺，其特征在于：所述第一次淬火冷却介质选用沙子或空气或油或水，所述第二次淬火冷却介质选用空气或油或水。
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