專利名稱：大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不銹鋼材料，尤其涉及不銹鋼彈簧材料的改進。
背景技術(shù)：
不銹鋼彈簧是廣泛應(yīng)用于石油、航天、環(huán)保、機械和電子電工設(shè)備中的重要零部 件，常利用彈簧的彈力及時、自動的有效驅(qū)動相關(guān)部件，自動實現(xiàn)相關(guān)功能，由于機械裝置 設(shè)備應(yīng)用面廣、涉及各行各業(yè)，工作環(huán)境復(fù)雜，涉及高溫、高壓、腐蝕、工作頻率等，因而對其 中的彈簧的具體要求各不相同，有的彈簧只需要具備某一方面的性能要求，有的彈簧卻要 求同時具備多個方面的性能要求，而有的彈簧除了需要同時具備多種性能要求外，還要適 應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境，特別是國家重點攻關(guān)項目價格過億元的大型汽輪上配套的關(guān)鍵彈簧， 不僅對彈簧的彈力、壓縮長度、抗疲勞性能等指標有很高的要求，還對彈簧的耐腐蝕性能、 每分鐘一萬多次往復(fù)的高頻工作性能，IOOO0C以上的耐高溫性能以及在高頻高溫工作狀態(tài) 下的抗疲勞性能、抗高頻突變載荷性能、耐高溫蒸汽腐蝕性能和長期連續(xù)工作幾年不失效 等都有著近乎苛刻的特殊要求。從國外進口不僅要花費巨額費用，而且國外在高科技大型 設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)上對我國實行技術(shù)封鎖，常以加工難度大、交貨期長為借口故意拖延，甚至 拒絕訂貨，更重要的是在關(guān)鍵制造技術(shù)上依賴國外，受制于人，對我國的科技發(fā)展和經(jīng)濟發(fā) 展都十分不利，而目前我國的彈簧產(chǎn)品很少能達到這樣的高要求，除了彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計方面 的原因外，彈簧的材料更是難以解決的關(guān)鍵問題，目前尚未發(fā)現(xiàn)能適應(yīng)上述苛刻要求的特 殊的彈簧材料。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，本發(fā)明的目的是要提供一種大型汽輪機用不銹 鋼彈簧材料及其應(yīng)用，用它制造的彈簧具有良好的抗疲勞性能、抗突變載荷性能、耐高溫和 耐腐蝕性能，可連續(xù)工作幾年不失效。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種耐高溫、高頻和 抗疲勞的不銹鋼彈簧的基體材料除允許量的微量雜質(zhì)外，由下列質(zhì)量百分比的成份組成 0. 047 ≤ C ≤ 0. 052,0. 53 ≤ Mn ≤ 0. 58,0. 0028 ≤ S ≤ 0. 0032,0. 0088 ≤ P ≤ 0. 0092、 0.49 ≤ Si ≤ 0. 53,4. 84 ≤ Fe ≤ 4. 89、15. 23 ≤ Cr ≤15. 29,0. 018 ≤ V ≤ 0.023、 4. 05 ≤ W ≤ 4. 09,15. 4 ≤ Mo ≤ 15. 8,0. 009 ≤ Co ≤ 0. 011,1. 05 ≤ Nb ≤1. 08, 2. 57 ≤ Ti ≤ 2. 60,0. 025 ≤ Cu ≤ 0. 035，其余為 Ni。上述大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料的應(yīng)用該耐高溫、高頻和抗疲勞的不銹鋼彈 簧材料應(yīng)用于制造彈簧。采用上述大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料的配方組份后，不銹鋼材料的彈性極限、 屈服點、抗拉強度、韌性、耐高溫、耐高頻、耐腐蝕性能等均有較大的提高，其中不銹鋼中的 Si能提高不銹鋼材料的彈性極限、屈服點和抗拉強度，材料中的Ti、Mo、Nb等化學(xué)元素有細 化分子晶粒的作用，提高材料的沖擊韌性和強度；Ni、Mn等化學(xué)元素也使不銹鋼材料具行良好的韌性和強度，這對彈簧在1萬多次/分鐘的高頻狀態(tài)下工作有著明顯優(yōu)勢，而不銹鋼 材料中的Mo、Ni、Cr、Si等化學(xué)元素能顯著提高材料的耐高溫性能，能使彈簧在1000°C以上 的高溫下處于良好的工作狀態(tài)，其中Mo還具有抗蠕變性能好的特點；不銹鋼材料中Si和 W、Mo、Cr等元素結(jié)合以及Ni、Cr、Cu等化學(xué)元素還能顯著提高不銹鋼材料的抗氧化性和耐 腐蝕性能，Ti能夠避免不銹鋼材料的晶間腐蝕，進一步提高不銹鋼材料的耐腐蝕性能，能夠 使彈簧在高溫蒸汽下長期連續(xù)工作，Si、Ti、Mo、Nb、Ni等化學(xué)元素也較好的提高了不銹鋼 材料的抗疲勞性能。彈簧在高頻、高溫狀態(tài)下具備良好的抗疲勞性能和抗突變載荷性能，除了可通過 在不銹鋼材料中添加適量的化學(xué)元素提高材料的彈性極限、強度和沖擊韌性外，彈簧絲尺 寸的均勻一致，也是彈簧工作時彈性區(qū)各處的應(yīng)力基本相同、型變基本一致、避免應(yīng)力不同 導(dǎo)致彈簧絲疲勞斷裂的重要保證，這就要求不銹鋼材料具有良好的機械加工性能，而不銹 鋼材料中的M和較低的C含量都使不銹鋼材料具有良好的塑性和機械加工性能，能夠加工 出合乎要求的彈簧鋼絲。大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料的基體材料除允許量的微量雜質(zhì)外，更適宜的質(zhì)量 百分比的成份組成c :0. 05、Mn :0. 56、S :0. 003、P :0. 009、Si :0. 51、Fe :4. 87、Cr :15. 26、 V :0. 02, W 4. 07,Mo :15. 6, Co :0. 01，Nb :1. 07, Ti :2. 58, Cu :0. 03，其余為 Ni。該配方的成
份組成更能提高不銹鋼材料的抗疲勞性能、耐高溫、高頻、耐腐蝕性能和機械加工性能。
具體實施例方式本發(fā)明的非限定性實施例實施例1 基體材料中除允許量的P、S微量雜質(zhì)外，由下列質(zhì)量百分比的成份組成 0. 047 ^ C ^ 0. 052,0. 53 ^ Mn ^ 0. 58,0. 0028 彡 S 彡 0. 0032,0. 0088 彡 P 彡 0. 0092、 0.49 ^ Si ^ 0. 53,4. 84 ^ Fe ^ 4. 89,15. 23 ^ Cr ^ 15. 29,0. 018 彡 V 彡 0.023、 4. 05 ^ W ^ 4. 09,15. 4 ^ Mo ^ 15. 8,0. 009 ^ Co ^ 0. 011,1. 05 ^ Nb ^ 1.08、 2. 57 ^ Ti ^ 2. 60,0. 025 彡 Cu 彡 0. 035，其余為 Ni。該配方冶煉的不銹鋼制成的彈簧，具有較好的抗疲勞性能、韌性、耐高溫、耐高頻、 耐腐蝕性能，能夠適應(yīng)1萬多次/分鐘的高頻率和1000°c以上的高溫和高溫蒸汽的腐蝕，并 具有良好的機械加工性能。實施例2:基體材料中除允許量的P、S微量雜質(zhì)外，由下列質(zhì)量百分比的成份組成C :0. 05、 Mn :0. 56, S :0. 003,P :0. 009, Si :0. 51、Fe :4. 87, Cr :15. 26, V :0. 02, W :4. 07,Mo :15. 6, Co 0. 01，Nb :1. 07、Ti :2. 58、Cu :0. 03，其余為 Ni。該配方冶煉的不銹鋼制成的彈簧，具有較好的抗疲勞性能、韌性、耐高溫、耐高頻、 耐腐蝕性能，能夠更好的適應(yīng)1萬多次/分鐘的高頻率和1000°c以上的高溫和高溫蒸汽的 腐蝕，并具有良好的機械加工性能。
權(quán)利要求
1.一種大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料，其特征為基體材料中除允許量的P、S微 量雜質(zhì)外，由下列質(zhì)量百分比的成份組成0. 047 ^ C ^ 0. 052,0. 53 ^ Mn ^ 0. 58、 0. 0028 彡 S 彡 0. 0032,0. 0088 彡 P 彡 0. 0092,0. 49 ^ Si ^ 0. 53,4. 84 ^ Fe ^ 4. 89、 15.23 ^ Cr ^ 15. 29,0. 018 彡 V 彡 0. 023,4. 05 ^ W ^ 4. 09,15. 4 ^ Mo ^ 15.8、 0. 009 彡 Co 彡 0. 011,1. 05 ^ Nb ^ 1. 08,2. 57 ^ Ti ^ 2. 60,0. 025 彡 Cu 彡 0. 035，其余為 Ni。
2.一種大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料，其特征為用于制造大型汽輪機用彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料其特征為基體材料中除允 許量的P、S微量雜質(zhì)外，由下列質(zhì)量百分比的成份組成:C :0. 05、Mn :0. 56、S :0. 003、P 0. 009、Si 0. 51、Fe :4. 87、Cr :15. 26、V :0. 02、W :4. 07、Mo :15. 6、Co :0. 01，Nb :1. 07、Ti 2. 58、Cu 0. 03，其余為 Ni。
全文摘要
本發(fā)明涉及不銹鋼材料，尤其涉及不銹鋼彈簧材料的改進。本發(fā)明大型汽輪機用不銹鋼彈簧材料的基體材料中除允許量的P、S微量雜質(zhì)外，由下列質(zhì)量百分比的成份組成0.047≤C≤0.052、0.53≤Mn≤0.58、0.0028≤S≤0.0032、0.0088≤P≤0.0092、0.49≤Si≤0.53、4.84≤Fe≤4.89、15.23≤Cr≤15.29、0.018≤V≤0.023、4.05≤W≤4.09、15.4≤Mo≤15.8、0.009≤Co≤0.011、1.05≤Nb≤1.08、2.57≤Ti≤2.60、0.025≤Cu≤0.035，其余為Ni。用它制造的彈簧具有良好的抗疲勞性能、抗突變載荷性能、耐高溫和耐腐蝕性能，可連續(xù)工作幾年不失效。
文檔編號C22C19/05GK102094139SQ200910262898
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者趙國華 申請人:趙國華