本發(fā)明涉及合金材料，尤其涉及一種用作汽輪機(jī)葉片的耐熱鋼材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械設(shè)備。其中，汽輪機(jī)葉片是汽輪機(jī)中最為重要的部件之一。隨著汽輪機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，汽輪機(jī)的性能越來越好，相應(yīng)的，對于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的要求也越來越高。專利申請?zhí)?01110395953.9、
專利名稱：：用做600℃超超臨界汽輪機(jī)葉片或螺栓的鋼材料，公開了用做汽輪機(jī)葉片的鋼材料，其室溫力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度Rp0.2≥780N/mm2；抗拉強(qiáng)度Rm≥95N/mm2；延伸率A4≥14％，斷面收縮率Z≥32％；沖擊功Akv≥20；硬度：277～331HB；高溫持久性能：600℃、375MPa，持久時(shí)間≥100小時(shí)；650℃、275MPa，持久時(shí)間≥100小時(shí)，雖然其力學(xué)性能得到了改善，但是某些性能仍然不符合汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的性能要求，尤其是高溫持久性能較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一，就在于提供一種用作汽輪機(jī)葉片的耐熱鋼材料，以解決上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種用作汽輪機(jī)葉片的耐熱鋼材料，其化學(xué)組成，按重量百分比計(jì)為：C0.10~0.15；Cr10.00~10.50；Mo0.60~0.75；Co3.20~3.50；W1.70~1.90；V0.15~0.25；Nb0.04~0.06；N0.015~0.030；B0.0020~0.0030，余量Fe。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述材料中，所含的雜質(zhì)，按質(zhì)量百分比計(jì)：Si≤0.10Mn≤0.10P≤0.010S≤0.005Ni≤0.10。本發(fā)明的目的之二，在于提供一種上述材料的制備方法，采用的技術(shù)方案為：包括以下步驟：(1）按組分比例稱量原料，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度1560~1580℃，調(diào)節(jié)上述主要元素的含量合格，然后進(jìn)行澆注成自耗電極；（2）將步驟（1）所得自耗電極于電渣爐中重熔精煉,電渣渣系按重量比：CaF2:Al2O3:CaO:MgO=60:25:10:5，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量，使其符合設(shè)計(jì)要求，制成電渣鋼錠；（3）將步驟（2）所得電渣鋼錠加熱后鍛造制成鋼棒；（4）鋼棒鍛后緩冷進(jìn)行退火處理；（5）鍛件毛坯表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品鋼棒。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟（2）中，所采用的電力為：電壓56V±2V；電流7500±300A。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟（3）中工藝為：將鋼棒加熱至1160±10℃保溫2~3小時(shí)，開始鍛造。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟（4）中，退火溫度：800±10℃，保溫12+0.5Q，其中Q表示工件重量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明對于材料的組分進(jìn)行了改進(jìn)，并采用了新的制備方法，室溫性能：抗拉強(qiáng)度Rm900Mpa以上、屈服強(qiáng)度Rp0.2680~780Mpa、伸長率A≥18.0％、斷面收縮率Z≥65.0％；高溫（630℃）性能：抗拉強(qiáng)度Rm≥365Mpa；屈服強(qiáng)度Rp0.2≥315Mpa；伸長率A≥13.0％；斷面收縮率Z≥40.0％.沖擊試驗(yàn)KV2≥20J，高溫持久試驗(yàn)（650℃、275Mpa）：斷裂時(shí)間≥300h，鍛后伸長率≥15%；使得材料的性能得到明顯改善，滿足現(xiàn)有的高性能汽輪機(jī)葉片的性能需求。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1-5：采用不同含量的元素，制得用于汽輪機(jī)葉片的耐熱鋼材料，一共采用了5種不同的配方，各元素的組成見表1，表1中余量為Fe，總計(jì)為100%，表1中，均為質(zhì)量百分含量值；每個(gè)實(shí)施例中，雜質(zhì)的含量均為：Si≤0.10、Mn≤0.10、P≤0.010、S≤0.005、Ni≤0.10；表1實(shí)施例1-5中各種元素的組成CCrMoCoWVNbNB實(shí)施例10.1010.000.603.201.700.150.040.0150.002實(shí)施例20.1510.500.753.501.900.250.060.0300.003實(shí)施例30.1110.150.653.251.750.160.050.0250.003實(shí)施例40.1210.250.703.301.800.180.050.0200.002實(shí)施例50.1310.300.713.351.850.190.050.0260.003制備方法為，包括以下步驟：(1）按組分比例稱量原料，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度1560~1580℃，調(diào)節(jié)上述主要元素的含量合格，然后進(jìn)行澆注成自耗電極；（2）將步驟（1）所得自耗電極于電渣爐中重熔精煉,電渣渣系按重量比：CaF2:Al2O3:CaO:MgO=60:25:10:5，電力制度：電壓56V±2V；電流7500±300A,進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量，使其符合設(shè)計(jì)要求，制成電渣鋼錠；（3）將步驟（2）所得電渣鋼錠加熱后鍛造制成鋼棒:將鋼棒加熱至1160±10℃保溫2~3小時(shí)，開始鍛造；（4）鋼棒鍛后緩冷至150℃及時(shí)退火；退火溫度：800±10℃，保溫12+0.5Q（Q表示工件重量）。（5）鋼棒表面處理，對成品鋼棒表面進(jìn)行車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品鋼棒；（6）在成品鋼棒上取樣檢驗(yàn)力學(xué)性能，進(jìn)行對應(yīng)的力學(xué)性能試驗(yàn)；--試樣熱處理步驟及工藝參數(shù)如下：淬火處理：1110±5℃，保溫≥0.5h，（油或水）冷卻；回火處理：700±5℃≥2h，空冷。實(shí)施例6材料性能測試將實(shí)施例1-5制得的鋼棒，進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，包括室溫拉伸試驗(yàn)、高溫拉伸試驗(yàn)和高溫持久試驗(yàn)（試驗(yàn)溫度：650℃；試驗(yàn)應(yīng)力：275Mpa）驗(yàn)結(jié)果分別見表2、表3和表4表2室溫（25℃）拉伸：參數(shù)抗拉強(qiáng)度Rm屈服強(qiáng)度RP0.2伸長率A斷面收縮率Z沖擊功AKV2單位MpaN/mm2％％J實(shí)施例1結(jié)果85368118.56521實(shí)施例2結(jié)果85968519.06522實(shí)施例3結(jié)果86871919.56625實(shí)施例4結(jié)果88977920.06729實(shí)施例5結(jié)果88778021.06827表3高溫（630℃）拉伸：參數(shù)抗拉強(qiáng)度Rm屈服強(qiáng)度RP0.2伸長率A斷面收縮率Z沖擊功KV2單位MpaN/mm2％％J實(shí)施例1結(jié)果39535613.55126實(shí)施例2結(jié)果41036116.05329實(shí)施例3結(jié)果44037017.56633實(shí)施例4結(jié)果45344026.08836實(shí)施例5結(jié)果45143932.08837表4高溫持久試驗(yàn)參數(shù)時(shí)間斷后伸長率δ4單位h%實(shí)施例1結(jié)果30515實(shí)施例2結(jié)果30916實(shí)施例3結(jié)果32119實(shí)施例4結(jié)果33522實(shí)施例5結(jié)果33523其具有優(yōu)異的力學(xué)性能完全滿足制作汽輪機(jī)葉片的需要。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3