專利名稱：一種用于渦輪構件的耐熱鋼及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐熱鋼，尤其是一種用于渦輪構件如渦輪葉片及轉子的耐熱鋼及其制作方法。
背景技術：
隨著現(xiàn)有技術的發(fā)展，為了進一步提高發(fā)電效率，對蒸汽渦輪機的溫度越來越高，現(xiàn)有技術的耐熱鋼主要為聞絡鐵素體耐熱鋼，在620度左右最聞至650其耐聞溫持久性和蠕變性就會顯著降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于渦輪構件的耐熱鋼，通過其獨特的化學組成和制作方法，使渦輪構件在670度時，仍有很好的高溫耐久性和蠕變性。本發(fā)明在現(xiàn)有耐熱鋼的基礎上添加了 Zr、Hf、Ta、Al等兀素,減少了 V、Ni、Co等兀 素，并降低了 Cr的含量，改進了制作方法，分批次加入不同的化學元素和在特定條件下進行二次回火和退火，通過此改進，提高了渦輪構件在670度條件下的高溫耐久性及蠕變性，為進一步提高蒸汽渦輪機的發(fā)電功率打下了堅實的基礎。本發(fā)明提供一種用于渦輪構件的耐熱鋼，耐熱鋼的化學組成為，以下皆為重量百分比C 0. 02-0. 4，Cr :2. 6-4. 8，Zr 0. 9-2. 7，Hf :0. 2-0. 6，Ta 0. 8-1. O, Nb :0. 2-0. 3，Mn :0. 4-0. 8, Mo :2. 0-3. O,W 1. 5-1. 8, N 0. 1-0. 2,B 0. 02-0. 04, Si 0. 2-0. 4,Cu :0. 6-0. 7，Al :0. 2-0. 23，余量為Fe 及其雜質，其中 Zr : Hf 彡 5 : 1，Cu : Al 彡 3 : I, Zr+Hf+Ta+Nb ^ 3. O0優(yōu)選的方案為雜質總含量< O. I。優(yōu)選的方案為雜質中P 彡 O. 01，S 彡 O. 01，Zn ( O. 005，Sb ( O. 01。優(yōu)選的方案為還包括Re，Re含量為O. 1-0. 5。優(yōu)選的方案為Re為Ce和Y，Ce : Y彡3 : I。本發(fā)明另外提供了一種制作渦輪構件的耐熱鋼的方法，主要由以下步驟組成(I)將鑄鐵在非真空感應爐中初煉，待鑄鐵開始融化時，加入W、Zr、Hf、Nb、Ta元素，在鑄鐵完全融化時，加入Si、Cu、Mn、Mo、B、Cr、Al，鑄鐵完全融化15分鐘后加入C和N，并調節(jié)各元素的比例，使其符合 C 0. 02-0. 4，Cr 2. 6-4. 8，Zr 0. 9-2. 7，Hf 0. 2-0. 6，Ta 0. 8-1. O, Nb 0. 2-0. 3，Mn 0. 4-0. 8，Mo 2. 0-3. O, W 1. 5-1. 8，N 0. 1-0. 2，B 0. 02-0,04，Si :0. 2-0. 4，Cu :0. 6-0. 7，Al :0. 2-0. 23，其中 Zr Hf ≥ 5 1，Cu : Al ≥ 3 : 1，Zr+Hf+Ta+Nb≥3. O，溶液澆注成自耗電極；(2)將自耗電極于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質元素的含量，使其符合設計要求，制成電洛錠；(3)將電渣錠制成渦輪構件，對渦輪構件進行退火處理，處理步驟和工藝參數(shù)為將渦輪構件加熱至1150度，保溫4小時后，在退火爐中保溫800度，保溫24小時，冷卻至常溫，進一步加熱至750度，保溫2小時后，在退火爐中保溫650度，保溫5小時，冷
卻至常溫。優(yōu)選的方案為雜質元素總含量≤ O. I。優(yōu)選的方案為雜質元素中P ≤ O. 01，S ≤ O. 01，Zn≤ O. 005，Sb ≤ O. 01。優(yōu)選的方案為步驟⑴中，在鑄鐵完全融化時，還加有Re，并且Re含量為O. I-O. 5 ο優(yōu)選的方案為Re為Ce和Y，Ce Y≥3 I。本發(fā)明樣品在670度條件下經(jīng)過檢測屈服強度σ。。2 ≥ 729N/mm2抗拉強度σ b ≥ 989N/mm2伸長率δ ≥13%斷面收縮率Ψ≥60%沖擊功AKv≥40J本發(fā)明樣品在溫度為670度，應力為235N/mm2條件下經(jīng)過檢測斷裂時間(Hr)≥110小時。本發(fā)明通過其獨特的化學組成和制作工藝制作的耐熱鋼，在670度溫度下，具有很好的高溫持久性和蠕變性。
具體實施例方式下面對本發(fā)明作進一步詳細的說明。實施例I下表為五個樣品，每個樣品中化學元素的含量如下
權利要求
1.一種用于渦輪構件的耐熱鋼，其特征在于所述鋼的化學組成為，以下皆為重量百分比 C 0. 02-0. 4，Cr :2. 6-4. 8， Zr 0. 9-2. 7，Hf :0. 2-0. 6， Ta 0. 8_1. 0，Nb :0. 2~0. 3， Mn 0. 4_0. 8，Mo :2· 0_3. 0， W 1. 5-1. 8，N 0. 1-0. 2， B 0. 02-0. 04，Si 0. 2-0. 4， Cu 0. 6-0. 7，Al 0. 2-0. 23， 余量為 Fe 及其雜質，其中 Zr : Hf 彡 5 : 1，Cu : Al 彡 3 : I, Zr+Hf+Ta+Nb ^ 3. O0
2.根據(jù)權利要求I所述的用于渦輪構件的耐熱鋼，其特征在于所述的雜質總含量^ O. I0
3.根據(jù)權利要求2所述的用于渦輪構件的耐熱鋼，其特征在于所述的雜質中P ≤ O. 01, S 彡 O. 01, Zn ( O. 005, Sb ( O. 01。
4.根據(jù)權利要求I所述的用于渦輪構件的耐熱鋼，其特征在于還包括Re，Re含量為O. I-O. 5 ο
5.根據(jù)權利要求4所述的用于渦輪構件的耐熱鋼，其特征在于所述的Re為Ce和Y，Ce Y ≥ 3 I。
6.一種制作渦輪構件的耐熱鋼的方法，主要由以下步驟組成 (1)將鑄鐵在非真空感應爐中初煉，待鑄鐵開始融化時，加入W、Zr、Hf、Nb、Ta元素，在鑄鐵完全融化時，加入Si、Cu、Mn、Mo、B、Cr、Al，鑄鐵完全融化15分鐘后加入C和N，并調節(jié)各元素的比例，使其符合 C :0. 02-0. 4，Cr 2. 6-4. 8，Zr 0. 9-2. 7，Hf 0. 2-0. 6，Ta O. 8-1. O, Nb 0. 2-0. 3，Mn 0. 4-0. 8，Mo 2. 0-3. O, W 1. 5-1. 8，N 0. 1-0. 2，B 0. 02-0, 04，Si 0. 2-0. 4，Cu 0. 6-0. 7，Al 0. 2-0. 23，其中 Zr : Hf 彡 5 : 1，Cu : Al 彡 3 : 1，Zr+Hf+Ta+Nb彡3. O，溶液澆注成自耗電極； (2)將自耗電極于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質元素的含量，使其符合設計要求，制成電洛錠； (3)將電渣錠制成渦輪構件，對渦輪構件進行退火處理，處理步驟和工藝參數(shù)為 將渦輪構件加熱至1150度，保溫4小時后，在退火爐中保溫800度，保溫24小時，冷卻至常溫，進一步加熱至750度，保溫2小時后，在退火爐中保溫650度，保溫5小時，冷卻至常溫。
7.根據(jù)權利要求6所述的制作渦輪構件的耐熱鋼的方法，其特征在于所述的雜質元素總含量< O. I。
8.根據(jù)權利要求7所述的制作渦輪構件的耐熱鋼的方法，其特征在于所述的雜質元素中P ≤ O. 01, S ≤ O. 01, Zn ≤ O. 005, Sb ≤ O. 01。
9.根據(jù)權利要求6所述的制作渦輪構件的耐熱鋼的方法，其特征在于所述的步驟(I)中，在鑄鐵完全融化時，還加有Re，并且Re含量為O. 1-0. 5。
10.根據(jù)權利要求9所述的制作渦輪構件的耐熱鋼的方法，其特征在于所述的Re為bCe和Y，Ce:y≥3:1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于渦輪構件的耐熱鋼，通過其獨特的化學組成和制作方法，使渦輪構件在670度時，仍有很好的高溫耐久性和蠕變性。本發(fā)明在現(xiàn)有耐熱鋼的基礎上添加了Zr、Hf、Ta、Al等元素，減少了V、Ni、Co等元素，并降低了Cr的含量，改進了制作方法，分批次加入不同的化學元素和在特定條件下進行二次回火和退火，通過此改進，提高了渦輪構件在670度條件下的高溫耐久性及蠕變性，為進一步提高蒸汽渦輪機的發(fā)電功率打下了堅實的基礎。
文檔編號C22C33/04GK102876994SQ20121042063
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權日2012年10月24日
發(fā)明者章磊 申請人:章磊