本發明涉及合金材料，尤其涉及一種用作汽輪機葉片的耐熱鋼材料及其制備方法。
背景技術：
：汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械設備。其中，汽輪機葉片是汽輪機中最為重要的部件之一。隨著汽輪機制造技術的發展，汽輪機的性能越來越好，相應的，對于汽輪機轉子的要求也越來越高。專利申請號201110395953.9、
專利名稱：：用做600℃超超臨界汽輪機葉片或螺栓的鋼材料，公開了用做汽輪機葉片的鋼材料，其室溫力學性能：屈服強度Rp0.2≥780N/mm2；抗拉強度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，持久時間≥100小時；650℃、275MPa，持久時間≥100小時，雖然其力學性能得到了改善，但是某些性能仍然不符合汽輪機轉子的性能要求，尤其是高溫持久性能較差。技術實現要素：本發明的目的之一，就在于提供一種用作汽輪機葉片的耐熱鋼材料，以解決上述問題。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：一種用作汽輪機葉片的耐熱鋼材料，其化學組成，按重量百分比計為：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。作為優選的技術方案：所述材料中，所含的雜質，按質量百分比計：Si≤0.10Mn≤0.10P≤0.010S≤0.005Ni≤0.10。本發明的目的之二，在于提供一種上述材料的制備方法，采用的技術方案為：包括以下步驟：(1）按組分比例稱量原料，進行熔煉，熔煉溫度1560~1580℃，調節上述主要元素的含量合格，然后進行澆注成自耗電極；（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，進一步降低雜質元素的含量，使其符合設計要求，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、表面質量滿足設計要求，制得成品鋼棒。作為優選的技術方案：步驟（2）中，所采用的電力為：電壓56V±2V；電流7500±300A。作為優選的技術方案：步驟（3）中工藝為：將鋼棒加熱至1160±10℃保溫2~3小時，開始鍛造。作為優選的技術方案：步驟（4）中，退火溫度：800±10℃，保溫12+0.5Q，其中Q表示工件重量。與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明對于材料的組分進行了改進，并采用了新的制備方法，室溫性能：抗拉強度Rm900Mpa以上、屈服強度Rp0.2680~780Mpa、伸長率A≥18.0％、斷面收縮率Z≥65.0％；高溫（630℃）性能：抗拉強度Rm≥365Mpa；屈服強度Rp0.2≥315Mpa；伸長率A≥13.0％；斷面收縮率Z≥40.0％.沖擊試驗KV2≥20J，高溫持久試驗（650℃、275Mpa）：斷裂時間≥300h，鍛后伸長率≥15%；使得材料的性能得到明顯改善，滿足現有的高性能汽輪機葉片的性能需求。具體實施方式下面將結合實施例對本發明作進一步說明。實施例1-5：采用不同含量的元素，制得用于汽輪機葉片的耐熱鋼材料，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，總計為100%，表1中，均為質量百分含量值；每個實施例中，雜質的含量均為：Si≤0.10、Mn≤0.10、P≤0.010、S≤0.005、Ni≤0.10；表1實施例1-5中各種元素的組成CCrMoCoWVNbNB實施例10.1010.000.603.201.700.150.040.0150.002實施例20.1510.500.753.501.900.250.060.0300.003實施例30.1110.150.653.251.750.160.050.0250.003實施例40.1210.250.703.301.800.180.050.0200.002實施例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，進行熔煉，熔煉溫度1560~1580℃，調節上述主要元素的含量合格，然后進行澆注成自耗電極；（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,進一步降低雜質元素的含量，使其符合設計要求，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，開始鍛造；（4）鋼棒鍛后緩冷至150℃及時退火；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，對成品鋼棒表面進行車光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質量滿足設計要求，制得成品鋼棒；（6）在成品鋼棒上取樣檢驗力學性能，進行對應的力學性能試驗；--試樣熱處理步驟及工藝參數如下：淬火處理：1110±5℃，保溫≥0.5h，（油或水）冷卻；回火處理：700±5℃≥2h，空冷。實施例6材料性能測試將實施例1-5制得的鋼棒，進行力學性能檢驗，包括室溫拉伸試驗、高溫拉伸試驗和高溫持久試驗（試驗溫度：650℃；試驗應力：275Mpa）驗結果分別見表2、表3和表4表2室溫（25℃）拉伸：參數抗拉強度Rm屈服強度RP0.2伸長率A斷面收縮率Z沖擊功AKV2單位MpaN/mm2％％J實施例1結果85368118.56521實施例2結果85968519.06522實施例3結果86871919.56625實施例4結果88977920.06729實施例5結果88778021.06827表3高溫（630℃）拉伸：參數抗拉強度Rm屈服強度RP0.2伸長率A斷面收縮率Z沖擊功KV2單位MpaN/mm2％％J實施例1結果39535613.55126實施例2結果41036116.05329實施例3結果44037017.56633實施例4結果45344026.08836實施例5結果45143932.08837表4高溫持久試驗參數時間斷后伸長率δ4單位h%實施例1結果30515實施例2結果30916實施例3結果32119實施例4結果33522實施例5結果33523其具有優異的力學性能完全滿足制作汽輪機葉片的需要。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3