一种压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法，步骤包括：将所需化学成分的原料熔炼、浇注，然后得到的铸坯在850℃

【技术实现步骤摘要】
一种压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法


[0001]本专利技术涉及高强度马氏体不锈钢
，特别涉及一种压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法。

技术介绍

[0002]叶轮是透平压缩机的关键部件，为了提升工作效率，需要提高其转速。目前国内透平压缩机叶轮使用的高强度马氏体不锈钢为FV520B，是二十世纪八十年代从意大利新比隆引进的材质，其工程可用最高屈服强度为1029MPa，采用该材质的透平压缩机叶轮转速最高可达340
‑
360m/s。由于市场不断发展，各种大型压缩机的需求不断增强，对叶轮的转速要求越来越高，而现有的FV520B马氏体不锈钢的性能已不能满足叶轮高速旋转的强度需求，无法适应大型压缩机不断增强的民用工程需求。
[0003]因此，当前亟需开发一种强度高、耐腐蚀性强、抗冲击性高、可焊接且易于机械加工的压缩机叶轮用超高强度马氏体时效不锈钢，以满足各种大型压缩机对叶轮高转速要求的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种强度高、耐腐蚀性强、抗冲击性高、可焊接且易于机械加工的压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法。
[0005]本专利技术还提供了一种压缩机叶轮用超高强度钢的工程化热处理方法，包括如下步骤：
[0006]锻造：以重量百分比计，将化学成分为C≤0.03％,Cr:11.0
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12.0％,Ni:10.5
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11.0％,Mo:1.0
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1.25％,Ti:0.9/>‑
1.5％,Nb:0.1
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0.3％,V:0.2
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0.4％,Al:0.1
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0.3％,Cu≤0.5％,Mn≤0.5％,Si≤0.3％,S≤0.01％,P≤0.02％,余量为Fe和不可避免杂质的原料熔炼、浇注，再将得到的铸坯在850℃
‑
1200℃锻造得到锻件；
[0007]固溶处理：将锻件在≤500℃的入炉温度下，以≤100℃/h的速度升温至950～1050℃，保温后油冷至≤500℃；
[0008]时效处理：将锻件在≤200℃的入炉温度下，以≤70℃/h的速度升温至520～600℃,保温后空冷至室温。
[0009]进一步地，所述锻件的尺寸可达250
×
130
×
60mm。
[0010]进一步地，所述固溶处理保温的时间按照每33
‑
40mm有效厚度保温1h。
[0011]进一步地，所述时效处理保温的时间按照每33
‑
40mm有效厚度保温1h。
[0012]进一步地，所述压缩机叶轮用超高强度钢的屈服强度可达1300Mpa。
[0013]本专利技术提供的一种压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法，根据价电子浓度理论，利用价电子浓度线获得优化的钢种化学成分区间，在钢中添加重量百分比为1.0
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1.25％的Mo元素，Mo元素能够有效固溶强化铁素体，提升碳化物的稳定性，提升合金的强度和热强性；并且，Mo元素可使过冷奥氏体曲线右移，能有效提升合金的淬透性，可使钢材加
工大型化。同时，本专利技术在钢中添加的0.9
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1.5％的Ti、0.2
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0.4％的V、0.1
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0.3％的Nb和0.1
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0.3％的Al等元素，这些元素不仅都是典型的细化晶粒元素，而且又是强碳化物形成元素，可以保证合金同时具有较高的强度、良好的塑性和韧性。
[0014]而且，本专利技术提供的压缩机叶轮用超高强度钢的工程化热处理方法，在较大的温度区间内进行锻造，可适用于较大尺寸锻件的锻造，所锻造的锻件的尺寸可达250
×
130
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60mm。并且，本专利技术提供的压缩机叶轮用超高强度钢的工程化热处理方法，采用固溶处理+时效处理的热处理工艺，通过优化控制固溶和时效处理的入炉温度、升温速度及保温温度，在能保证钢种纯度要求的同时还能满足大吨位工程化的热处理要求，并且，热处理后的钢在能满足工程应用的韧塑性要求的前提下，屈服强度也可达1300MPa，完全能够满足当前各种大型压缩机对叶轮高转速要求的需求。同时，由于本专利技术提供的压缩机叶轮用超高强度钢的工程化热处理方法，热处理过程简单，对温度等条件的要求也相对较低，因此，该钢的工程化热处理方法具有很高的性价比，适于民用类工程推广应用。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例提供的压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法中固溶处理的温度变化曲线；
[0016]图2为本专利技术实施例提供的压缩机叶轮用超高强度钢工程化热处理方法中时效处理的温度变化曲线。
具体实施方式
[0017]本专利技术提供的一种压缩机叶轮用超高强度钢的工程化热处理方法，包括如下步骤：
[0018]步骤1)锻造：以重量百分比计，将化学成分为C≤0.03％,Cr:11.0
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12.0％,Ni:10.5
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11.0％,Mo:1.0
‑
1.25％,Ti:0.9
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1.5％,Nb:0.1
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0.3％,V:0.2
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0.4％,Al:0.1
‑
0.3％,Cu≤0.5％,Mn≤0.5％,Si≤0.3％,S≤0.01％,P≤0.02％,余量为Fe和不可避免杂质的原料进行熔炼与浇注，然后将得到的铸坯在850℃
‑
1200℃锻造得到锻件。铸坯在850℃
‑
1200℃这个较大的温度区间内进行锻造，可适用于较大尺寸锻件的锻造，能够满足工程化大锻件的锻造，其锻造的锻件的尺寸可达250
×
130
×
60mm。其中，1.0
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1.25％的Mo元素能够有效固溶强化铁素体，提升碳化物的稳定性，提升合金的强度和热强性；并且，Mo元素可使过冷奥氏体曲线右移，能有效提升合金的淬透性，使材质加工大型化。0.9
‑
1.5％的Ti、0.2
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0.4％的V、0.1
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0.3％的Nb和0.1
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0.3％的Al等元素不仅都是典型的细化晶粒元素，而且又是强碳化物形成元素，可以保证合金同时具有较高的强度、良好的塑性和韧性。
[0019]步骤2)固溶处理：参见图1，将锻件在300℃
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500℃的入炉温度下，以≤100℃/h的速度升温至950～1050℃，然后按照每33
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40mm有效厚度保温1h的时间进行保温，达到需要保温的时间后，对锻件进行油冷，为了防止锻件离开油浴发生较严重表层氧化，将锻件的温度油冷至300℃
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500℃后移出油浴。由于本专利技术提供的压缩机叶轮用超高强度钢的淬透性和韧性较好，因此将锻件固溶处理时的入炉温度设定为300℃...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩机叶轮用超高强度钢的工程化热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：锻造：以重量百分比计，将化学成分为C≤0.03％,Cr:11.0
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12.0％,Ni:10.5
‑
11.0％,Mo:1.0
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1.25％,Ti:0.9
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1.5％,Nb:0.1
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0.3％,V:0.2
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0.4％,Al:0.1
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0.3％,Cu≤0.5％,Mn≤0.5％,Si≤0.3％,S≤0.01％,P≤0.02％,余量为Fe和不可避免杂质的原料熔炼、浇注，得到的铸坯在850℃
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1200℃锻造得到锻件；固溶处理：将锻件在≤500℃的入炉温度下，以≤100℃/h的速度升温至950～1050℃，保温后油冷至≤5...

【专利技术属性】
技术研发人员：包翠敏，董闯，王清，高惠菊，陈蕊，杨智鹏，陈炜，
申请(专利权)人：大连透平机械技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：