專利名稱：用做汽輪機轉(zhuǎn)子的耐熱鋼材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機轉(zhuǎn)子，尤其涉及該轉(zhuǎn)子的材料。
背景技術(shù)：
隨著汽輪機制造技術(shù)的發(fā)展，單機容量越來越大，性能越來越好，主要技術(shù)手段之一是提高蒸汽的壓力和溫度，亞臨界、超臨界汽輪機的蒸汽參數(shù)分別從溫度538℃/538℃、壓力17MPa提高到溫度600℃/600℃、壓力24-28MPa，而現(xiàn)有的超臨界、亞臨界超臨界汽輪機轉(zhuǎn)子使用的材料是30Cr1Mo1V耐熱鋼或1Cr11Mo1VNbN耐熱鋼，其高溫持久性能和蠕變性能已不能滿足上述工況的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，是提供一種用做亞臨界、超臨界汽輪機轉(zhuǎn)子的耐熱鋼材料，該材料的力學(xué)性能滿足上述要求。其技術(shù)方案是一種用做汽輪機轉(zhuǎn)子的耐熱鋼材料，其特征在于含如下重量百分比的元素C 0.10-0.15；Mn 0.30-0.60； Cr 9.80-10.50；Mo 0.90-1.10；V 0.20-0.25； Nb 0.040-0.100；
W 0.90-1.10；N 0.04-0.10；余量是Fe及雜質(zhì)。
所述雜質(zhì)中S≤0.012；P≤0.012；Cu≤0.15；Al≤0.010；Sn≤0.015；Sb≤0.0015；As≤0.020；Si≤0.08；Ni≤0.60；均為重量百分比。
H2≤1.0PPM；O2≤30PPM；N2≤100PPM。
上述耐熱鋼的冶煉方法，包括步驟(1)、取所需化學(xué)元素，在電爐中真空熔煉，熔煉過程中調(diào)節(jié)化學(xué)元素的含量，使其重量比符合設(shè)計要求，控制雜質(zhì)含量在設(shè)計允許的范圍內(nèi)。
(2)、采用真空澆鑄將合金溶液澆鑄成鋼坯。
(5)、進行力學(xué)性能試驗，試驗技術(shù)要求如下一、室溫拉伸試驗拉伸強度 σb≥840N/mm2；屈服強度 σ0.2≥670N/mm2；伸長率δ≥14％；斷面收縮率ψ≥30％；沖擊功AKv≥24J；脆性面積轉(zhuǎn)變溫度 FATT50≤+80℃。
二、高溫持久試驗試驗條件溫度600℃；應(yīng)力196N/mm2；光滑試樣斷裂時間T＞100小時；持久塑性≥10％；缺口試樣T缺口/T光滑≥1。
采用上述材料及相應(yīng)工藝方法制備的汽輪機轉(zhuǎn)子材料，經(jīng)下述試驗表明，具有優(yōu)良的高溫持久性和蠕變性，在溫度600℃/600℃，壓力24-28MPa的工況下，其力學(xué)性能完全達到設(shè)計要求。試驗結(jié)果如下表

具體實施方式
實施本發(fā)明包括如下步驟取所需化學(xué)元素，在堿式電爐中真空熔煉，熔煉過程中調(diào)節(jié)化學(xué)元素的含量，使其重量百分比如下C MnCrMoV Nb W N實施例1 0.10 0.32 9.80 0.91 0.21 0.045 0.90 0.045實施例2 0.13 0.38 9.85 0.97 0.22 0.055 0.95 0.055實施例3 0.14 0.42 9.90 1.00 0.23 0.070 0.99 0.070實施例4 0.15 0.47 9.98 1.05 0.24 0.080 1.05 0.085實施例5 0.11 0.58 10.30 1.10 0.25 0.095 1.10 0.090并控制雜質(zhì)含量符合如下要求S≤0.012；P≤0.012；Cu≤0.15；Al≤0.010；Sn≤0.015；Sb≤0.0015；As≤0.020；Si≤0.08；Ni≤0.60；均重量百分比。
H2≤1.0PPM；O2≤30PPM；N2≤100PPM。
取樣分析合格后，采用真空澆鑄將合金溶液澆鑄成鋼坯。
使用本材料制造汽輪機轉(zhuǎn)子，其加工工藝如下一、將鋼坯熱鍛成汽輪機轉(zhuǎn)子型坯，使其形狀、尺寸符合工藝設(shè)計要求，并消除內(nèi)部缺陷。
二、將汽輪機轉(zhuǎn)子型坯進行熱處理，步驟及工藝參數(shù)如下(1)、淬火處理 加熱溫度1100℃；時間40小時；(2)、一次回火處理 加熱溫度600℃；時間50小時；(3)、二次回火處理 加熱溫度650℃；時間50小時。
三、型坯檢驗進行汽輪機轉(zhuǎn)子型坯力學(xué)性能試驗，包括室溫拉伸試驗和高溫持久試驗，試驗指標(biāo)符合設(shè)計要求即為合格。
四、金加工在機床上切削加工，使其形狀、尺寸符合設(shè)計要求。
權(quán)利要求
1.一種用做汽輪機轉(zhuǎn)子的耐熱鋼材料，其特征在于含如下重量百分比的元素C 0.10-0.15；Mn 0.30-0.60；Cr 9.80-10.50；Mo 0.90-1.10；V 0.20-0.25；Nb 0.040-0.100；W 0.90-1.10；N 0.04-0.10；余量是Fe及雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用做汽輪機轉(zhuǎn)子的耐熱鋼材料，其特征在于所述雜質(zhì)中S≤0.012；P≤0.012；Cu≤0.15；Al≤0.010；Sn≤0.015；Sb≤0.0015；As≤0.020；Si≤0.08；Ni≤0.60(重量百分比)；H2≤1.0PPM；O2≤30PPM；N2≤100PPM。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用做汽輪機轉(zhuǎn)子的耐熱鋼材料，其特征是含如下重量百分比的元素C 0.10－0.15；Mn 0.30－0.60；Cr 9.80－10.50；Mo 0.90－1.10；V 0.20－0.25；Nb 0.04－0.10；W 0.90－1.10；N 0.04－0.10；余量是Fe及雜質(zhì)。工藝方法是真空冶煉、真空澆鑄成鋼坯。用該材料制做的汽輪機轉(zhuǎn)子具有優(yōu)良的高溫持久性和蠕變性，在溫度600℃/600℃，壓力24－28MPa的工況下，其力學(xué)性能完全達到設(shè)計要求。
文檔編號C22C38/26GK1730704SQ20051002138
公開日2006年2月8日 申請日期2005年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月31日
發(fā)明者楊功顯, 范華, 鐘杰, 胡維成, 江雷, 蔣新亮, 王月喬, 鄧林濤, 張明康, 龔惠昌, 游衛(wèi) 申請人:東方汽輪機廠, 中國第二重型機械集團公司