CN105695893A - 一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料和制备方法，该耐热钢材料各组分重量百分比含量如下：C0.05-0.12％、Cr10.0-11.0％、Mo0.50-1.00％、Mn0.30-1.30％、Ni0.20-1.20％、Co5.00-7.00％、V0.10-0.40％、Nb0.20-0.50％、B0.005-0.015％、Si0.10-0.80％，余量是Fe及不可避免的杂质，通过选取合适的钢材料各组分比制造而成的耐热钢材料，能够满足力学性能要求，能够适应高温环境下运作，该组分比能够将杂质的含量将至最低，保证钢材料的纯度，提高了钢棒高转速所承受的载荷。

Description

一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能耐热钢材料及其制备方法，具体是一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料及其制备方法，属于燃机材料技术领域。
背景技术
燃烧机，简称燃机，又名燃烧器。按照燃料可划分为：燃油燃烧机、燃气燃烧机和生物质燃烧机；按照结构划分：整体式燃烧机和分体式燃烧机，其中分体式燃烧机主要应用于工业生产过程，其主要特征为燃烧系统，给风系统、控制系统等均分解安装，适合用于大型设备或高温等特殊的工作环境。
燃机轮盘作为燃机内高温环境下工作的高速旋转的部件，工作条件恶劣，不仅要承受高转速带来的较大载荷，还要承受沿径向和轴向的较大温差引起的热应力，以及发动机工作转速和高温变化引起的疲劳应力。因此，生产高性能并且能满足复杂工作环境的燃机轮盘十分有必要。
发明内容
针对上述现有技术存在问题，本发明提供一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料及其制备方法，能够制造出在高温环境中高速飞转的用于制造燃机轮盘的耐热钢。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料，，该耐热钢材料各组分重量百分比含量如下：C0.05-0.12％、Cr10.0-11.0％、Mo0.50-1.00％、Mn0.30-1.30％、Ni0.20-1.20％、Co5.00-7.00％、V0.10-0.40％、Nb0.20-0.50％、B0.005-0.015％、Si0.10-0.80％，余量是Fe及不可避免的杂质。
进一步，该耐热钢材料各组分重量百分比含量如下：C0.10％、Cr10.30％、Mo0.90％、Mn0.80％、Ni1.10％、Co6.00％、V0.20％、Nb0.35％、B0.008％、Si0.15％，余量是Fe及不可避免的杂质
进一步，所述杂质含量为：N≤0.035、S≤0.015、和P≤0.025。
一种耐热钢的冶炼方法，该方法包括如下步骤：
1)取所需元素于非真空感应炉中初炼，熔炼温度1570～1640℃；
2)在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
3)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭。
一种钢棒的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
1)将电渣锭加热锻造或轧制成钢棒；
2)退火热处理，将钢棒加热至760℃，保温8～30小时后炉冷至500℃出炉空冷；
3)钢棒表面处理，对成品钢棒进行表面车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。
进一步，在所述成品钢棒上取样检验力学性能，进行室温拉伸试验。
本发明的有益效果是：(1)通过选取合适的钢材料各组分比制造而成的耐热钢材料，能够满足力学性能要求，能够适应高温环境下运作。该组分比能够将杂质的含量将至最低，保证钢材料的纯度，提高了钢棒高转速所承受的载荷。
(2)利用组分材料制成耐热钢材料的方法，能够有效的保证钢材料制造工艺的精度，节约材料，提高使用工作效率，保证耐热钢材料的持续稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料，，该耐热钢材料各组分重量百分比含量如下：C0.05-0.12％、Cr10.0-11.0％、Mo0.50-1.00％、Mn0.30-1.30％、Ni0.20-1.20％、Co5.00-7.00％、V0.10-0.40％、Nb0.20-0.50％、B0.005-0.015％、Si0.10-0.80％，余量是Fe及不可避免的杂质。
该耐热钢材料各组分重量百分比含量如下：C0.10％、Cr10.30％、Mo0.90％、Mn0.80％、Ni1.10％、Co6.00％、V0.20％、Nb0.35％、B0.008％、Si0.15％，余量是Fe及不可避免的杂质
进一步，所述杂质含量为：N≤0.035、S≤0.015、和P≤0.025。
一种耐热钢的冶炼方法，该方法包括如下步骤：
1)取所需元素于非真空感应炉中初炼，熔炼温度1570～1640℃；
2)在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
3)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭。
一种钢棒的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
1)将电渣锭加热锻造或轧制成钢棒；
2)退火热处理，将钢棒加热至760℃，保温8～30小时后炉冷至500℃出炉空冷；
3)钢棒表面处理，对成品钢棒进行表面车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。
进一步，在所述成品钢棒上取样检验力学性能，进行室温拉伸试验。
实施例
一、材料元素配比
第一步：取所需化学元素，在非真空感应炉冶炼，熔炼过程中调节化学元素的含量，使其重量百分比如下：
C Cr Mn Ni Mo Co V Nb B Si
实例1 0.10 10.21 0.81 1.14 0.92 6.01 0.18 0.30 0.010 0.37
实例2 0.11 10.22 0.73 1.15 0.90 5.99 0.18 0.31 0.011 0.37
实例3 0.10 10.31 0.75 1.14 0.90 5.97 0.18 0.31 0.012 0.36
实例4 0.10 10.23 0.79 1.15 0.91 6.02 0.20 0.30 0.009 0.37
实例5 0.11 10.32 0.80 1.15 0.90 6.05 0.19 0.30 0.0089 0.38
注：控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极。
第二步：将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合下述要求：N≤0.035(重量百分比)、S≤0.015(重量百分比)、P≤0.025(重量百分比)；取样分析各组分含量合格后，制成电渣锭。
二、电渣锭制成钢棒，包括步骤：
1)将电渣锭加热锻造或轧制成钢棒；
2)钢棒锻后进行退火热处理，步骤及工艺参数如下：将钢棒加热至760℃，保温8～30小时后炉冷至500℃出炉空冷；
3)钢棒表面处理：对成品钢棒进行表面车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒；
4)在成品钢棒上取样检验力学性能。
其中，取出的试样热处理步骤及工艺参数如下：
淬火：加热温度1160～1180℃时间30～180分钟冷却方式：油冷或者冷速与油冷相当的介质冷却；
一次回火：加热温度590～640℃时间2～8小时冷却方式：空冷；
二次回火：加热温度590～640℃时间2～8小时冷却方式：空冷。
试样室温拉伸试验技术要求如下：
室温拉伸数据如下：
Rm Rp0.2 A Z KV2 HB
1000～1140 ≥850 ≥10 ≥45 ≥41 298～331
N/mm2 N/mm2 ％ ％ J
1080 930 17 54 54 329
1040 925 18 62 58 321
1054 928 18 58 51 321
1055 929 18 57 48 325
1041 925 17 59 49 321
试验合格即为成品。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (6)

1.一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料，其特征在于，该耐热钢材料各组分重量百分比含量如下：C0.05-0.12％、Cr10.0-11.0％、Mo0.50-1.00％、Mn0.30-1.30％、Ni0.20-1.20％、Co5.00-7.00％、V0.10-0.40％、Nb0.20-0.50％、B0.005-0.015％、Si0.10-0.80％，余量是Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料，其特征在于：该耐热钢材料各组分重量百分比含量如下：C0.10％、Cr10.30％、Mo0.90％、Mn0.80％、Ni1.10％、Co6.00％、V0.20％、Nb0.35％、B0.008％、Si0.15％，余量是Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于燃机轮盘的高性能耐热钢材料，其特征在于，所述杂质重量百分比为：N≤0.035、S≤0.015、和P≤0.025。
4.一种耐热钢的冶炼方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)取所需元素于非真空感应炉中初炼，熔炼温度1570～1640℃，
2)在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
3)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭。
5.一种钢棒的制造方法，其特征在于，该制造方法包括如下步骤：
1)将电渣锭加热锻造或轧制成钢棒；
2)退火热处理，将钢棒加热至760℃，保温8～30小时后炉冷至500℃出炉空冷；
3)钢棒表面处理，对成品钢棒进行表面车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。
6.根据权利要求5所述的一种钢棒的制造方法，其特征在于：在所述成品钢棒上取样检验力学性能，进行温室拉伸试验。
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