CN104630648A

CN104630648A - 一种汽轮机叶片用耐热钢材及其制备方法

Info

Publication number: CN104630648A
Application number: CN201510072042.0A
Authority: CN
Inventors: 廖云虎
Original assignee: SICHUAN LIUHE FORGING Co Ltd
Current assignee: Deyang Liuhe Energy Materials Co., Ltd.
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2035-02-11
Also published as: CN104630648B

Abstract

本发明的目的在于提供一种汽轮机叶片用耐热钢材及其制备方法。该钢材包括如下重量百分比的组分：0.15~0.20%的C；11.0~12.5%的Cr；2.8~3.3%的Mo；3.20~3.70%的Ni；0.10~0.60%的Mn；0.25~0.35%的V；0.10~0.17%的Nb；0.04~0.10的N，其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过对钢材性能的改进，能够提高叶片的性能，延长叶片的使用寿命，降低其生产成本。本发明能够满足汽轮机叶片的力学性能要求，其具有较好的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、冲击功、硬度。基于该钢材的力学性能，本发明能够有效延长制备叶片的使用寿命，具有较好的应用前景。

Description

一种汽轮机叶片用耐热钢材及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其是汽轮机材料领域，具体为一种汽轮机叶片用耐热钢材及其制备方法。

背景技术

汽轮机是将蒸汽的能量转换成机械功的旋转式动力机械，其主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，能够满足电力工业、船舶工业、水泥、化工、石油、冶金、重型机械等领域生产和生活的需要。

其中，叶片作为汽轮机的核心部件，在汽轮机中起着极为主要的作用。叶片作为汽轮机中将汽流的动能转换为有用功的重要部件，其工作环境极其恶劣。由于叶片工作环境极其恶劣，叶片自身的性能对其使用寿命有着重要影响。

材料学核心作为合金化基本原理，也是材料强韧化矛盾的主要因素。为此，本发明提供一种汽轮机叶片用耐热钢材及其制备方法，通过对钢材性能的改进，提高叶片的性能，延长叶片的使用寿命，降低其生产成本。

发明内容

本发明的发明目的在于，提供一种汽轮机叶片用耐热钢材及其制备方法。本发明通过对钢材性能的改进，能够提高叶片的性能，延长叶片的使用寿命，降低其生产成本。本发明能够满足汽轮机叶片的力学性能要求，其具有较好的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、冲击功、硬度。基于该钢材的力学性能，本发明能够有效延长制备叶片的使用寿命，具有较好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽轮机叶片用耐热钢材，包括如下重量百分比的组分：

其余为铁和不可避免的杂质。

所述杂质包括如下重量百分比的组分：Si≤0.15；S≤0.015％；P≤0.020％。

前述汽轮机叶片用耐热钢材的制备方法，包括如下步骤：

(1)按钢材配比，称取各组分，得原料，将原料置于非真空感应炉内熔炼，熔炼温度为1550～1620℃，并将熔炼得到的溶液浇注成自耗电极；

(2)将步骤1得到的自耗电极置于电渣炉中进行重熔精炼，得电渣锭，即可。

将得到的电渣锭制成钢棒；再将制备的钢棒加热至760℃，保温3～10h，然后在680～720℃，保温12～30h后，空冷至室温，即得预备热处理钢棒。

将得到的电渣锭加热锻造或轧制成钢棒，加热至1050～1080℃，保温40～180min后，进行油冷冷却至室温；油冷后，再加热至530℃以上，保温2～6h后，空气冷却至室温，完成回火处理；重复回火处理1～2次，完成钢棒的制备。

对得到的预备热处理钢棒进行表面处理：将其进行表面车光处理，消除表面缺陷，并使钢棒满足设计要求，制得成品钢棒。

如前所述，本发明提供一种汽轮机叶片用耐热钢材及其制备方法。对本发明的钢材进行室温拉伸实验和高温持久试验，其测定结果如下：抗拉强度R_m≥1350N/mm²；屈服强度R_P0.2≥1050N/mm²；伸长率A≥13％；断面收缩率Z≥30％；冲击功AKv≥33.8J/cm²；硬度HB 392～455。

同时，实施例中给出了相应的室温拉伸实验测定和高温持久试验结果，实验结果也进一步表明：本发明的钢材能够用于汽轮机叶片的制造，具有较高的性能，能够有效延长制备叶片的使用寿命，具有较好的应用前景。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例的制备过程如下。

按所需化学元素，称取各组分，得原料，将原料置于非真空感应炉中冶炼，熔炼温度为1550～1620℃。其中，各组分的重量百分比如下表1所示。

表1各组分的重量百分比

同时，控制杂质元素的含量尽量低，将熔炼得到的溶液浇注成自耗电极。

将得到的自耗电极置于电渣炉中进行重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，得电渣锭。其中，电渣锭中，Si(wt％)≤0.15，S(wt％)≤0.015，P(wt％)≤0.020。

将得到的电渣锭加热锻造或轧制成钢棒，加热至1050～1080℃，保温40～180min后，进行油冷冷却至室温；油冷后，再加热至530℃以上，保温2～6h后，空气冷却至室温，完成第一次回火处理；待第一次回火处理后，再加热至530℃以上，保温2～6h后，空气冷却至室温，完成钢棒的制备。

将制备的钢棒加热至760℃，保温3～10h，然后在680～720℃，保温12～30h后，空冷至室温，即得预备热处理钢棒。

对预备热处理钢棒进行表面车光处理，消除表面缺陷，并使钢棒满足尺寸、形状、表面质量设计要求，制得成品钢棒。

对制备的成品钢棒取样，并进行室温拉伸试验和高温持久试验。实施例1-4制备的钢材的测定结果如下表2所示。

表2测定结果

实验结果表明：本发明的汽轮机叶片材料具有较好的性能，完全满足汽轮机叶片的需要，能够有效延长制备叶片的使用寿命，具有较好的应用前景。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种汽轮机叶片用耐热钢材，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

C 0.15~0.20%；

Cr 11.0~12.5%；

Mo 2.80~3.30%；

Mn 0.10~0.60%；

Ni 3.20~3.70%；

V 0.25~0.35%；

Nb 0.10~0.17%；

N 0.04~0.10%；

其余为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述汽轮机叶片用耐热钢材，其特征在于，所述杂质包括如下重量百分比的组分：Si≤0.15；S≤0.015%；P≤0.020%。

3.根据权利要求1或2所述汽轮机叶片用耐热钢材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按钢材配比，称取各组分，得原料，将原料置于非真空感应炉内熔炼，熔炼温度为1550~1620℃，并将熔炼得到的溶液浇注成自耗电极；

（2）将步骤1得到的自耗电极置于电渣炉中进行重熔精炼，得电渣锭，即可。

4.根据权利要求3所述汽轮机叶片用耐热钢材的制备方法，其特征在于，将得到的电渣锭制成钢棒；再将制备的钢棒加热至760℃，保温3~10h，然后在680~720℃，保温12~30h后，空冷至室温，即得预备热处理钢棒。

5.根据权利要求3或4所述汽轮机叶片用耐热钢材的制备方法，其特征在于，将得到的电渣锭加热锻造或轧制成钢棒，加热至1050~1080℃，保温40~180min后，进行油冷冷却至室温；油冷后，再加热至530℃以上，保温2~6h后，空气冷却至室温，完成回火处理；重复回火处理1~2次，完成钢棒的制备。

6.根据权利要求3-5任一项所述汽轮机叶片用耐热钢材的制备方法，其特征在于，对得到的预备热处理钢棒进行表面处理：将其进行表面车光处理，消除表面缺陷，并使钢棒满足设计要求，制得成品钢棒。