一种高强度高塑韧性的叶片材料制造技术

本发明专利技术提供一种高强度高塑韧性的叶片材料，由以下重量百分比的元素组成：C：0.02～0.05％，Si：≤1.0％，Mn：≤1.0％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Cr：14.0～16.0％，Ni：6.0～7.0％，Mo：0.5～1.2％，Cu：1.25～1.75％，Nb：8

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高塑韧性的叶片材料


[0001]本专利技术属于金属材料的
，涉及一种高强度高塑韧性的叶片材料。

技术介绍

[0002]在国家标准GB/T8732
‑
2014中，强度最高、塑性和韧性最好的叶片材料为沉淀硬化型马氏体不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb，但其屈服强度Rp0.2为890～980MPa，抗拉强度Rm为950～1020MPa，仍然不能满足更长的汽轮机低压末级叶片对材料强度的要求。目前，国内外也研发过其他高强度叶片材料，但材料的塑性和韧性仍不能满足汽轮机更长叶片的安全性设计要求。因此必须开发出一种强度更高、塑韧性更好的汽轮机叶片材料。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高强度高塑韧性的叶片材料，用于提高现有技术中汽轮机叶片材料的强度、塑性和韧性。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种高强度高塑韧性的叶片材料，由以下重量百分比的元素组成：
[0005]C(碳)：0.02～0.05％，Si(硅)：≤1.0％，Mn(锰)：≤1.0％，P(磷)：≤0.02％，S(硫)：≤0.01％，Cr(铬)：14.0～16.0％，Ni(镍)：6.0～7.0％，Mo(钼)：0.5～1.2％，Cu(铜)：1.25～1.75％，Nb(铌)：8
×
C～20
×
C％，V(钒)：0.02～0.20％，N(氮)：0.005～0.040％，余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。
[0006]上述8
×
C～20
×
C％是指Nb(铌)的含量为C含量的8
‑
20倍。
[0007]优选地，所述高强度高塑韧性的叶片材料，由以下重量百分比的元素组成：
[0008]C(碳)：0.02～0.05％，Si(硅)：0.2～0.6％，Mn(锰)：0.2～0.8％，P(磷)：≤0.02％，S(硫)：≤0.01％，Cr(铬)：14.0～16.0％，Ni(镍)：6.2～6.8％，Mo(钼)：0.5～1.0％，Cu(铜)：1.35～1.75％，Nb(铌)：8
×
C～15
×
C％，V(钒)：0.02～0.10％，N(氮)：0.005～0.030％，余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。
[0009]上述8
×
C～20
×
C％是指Nb(铌)的含量为C含量的8
‑
15倍。
[0010]优选地，所述杂质选自Al(铝)、Sn(锡)、Ag(银)、Pb(铅)中的一种或多种元素。
[0011]上述不可避免的杂质是叶片冶炼过程中不可避免沾染的微量杂质元素。
[0012]更优选地，所述杂质中元素的重量百分比含量符合以下要求：
[0013]Al：≤0.03％，Sn：≤0.10％，Ag：≤0.01％，Pb：≤0.01％。
[0014]本专利技术第二方面提供上述高强度高塑韧性的叶片材料在汽轮机叶片中的用途。
[0015]本专利技术第三方面提供一种高强度高塑韧性的叶片材料的制备方法，按元素配比取原料混合后冶炼、重熔成钢锭，将钢锭进行锻造成毛坯，再将毛坯进行热处理、机械加工，以提供所述叶片材料。
[0016]优选地，所述冶炼为电弧炉冶炼。
[0017]更优选地，所述电弧炉冶炼为碱性电弧炉冶炼。上述碱性电弧炉冶炼为常规的电
弧炉冶炼工艺。
[0018]优选地，所述重熔选自电渣重熔或真空自耗重熔中的一种。上述电渣重熔或真空自耗重熔为常规的重熔工艺。
[0019]优选地，所述锻造选自热轧、自由锻或模锻中的一种或多种组合。上述热轧、自由锻或模锻为常规的锻造工艺。
[0020]优选地，所述热处理依次进行固溶热处理、时效热处理，所述固溶热处理的条件为：固溶温度为1020
‑
1050℃，固溶时间为1.5
‑
2.5h，油冷或强风冷；所述时效热处理的条件为：时效温度为465
‑
495℃，时效时间为8.5
‑
9.5h，空冷。
[0021]所述固溶热处理和时效热处理能够改进毛坯的综合力学性能。所述固溶热处理类似淬火处理。所述时效热处理类似回火处理。
[0022]上述机械加工为常规的机械加工工艺，能够将毛坯加工成不同的形状的叶片。
[0023]如上所述，本专利技术提供的一种高强度高塑韧性的叶片材料，与现有的叶片材料如05Cr17Ni4Cu4Nb相比，提高了配方中的Mn和Ni元素的含量，降低了Cu元素的含量，添加了合金元素Mo、V和N，同时对C、Si、Mn、P、S、Sn、Ag、Pb等元素做了进一步的限定，使得该叶片材料保持较好的塑性和韧性的同时，屈服强度显著提高，可达到1160MPa以上。本专利技术中叶片材料，可以满足要求更高强度、塑性和韧性的汽轮机叶片的需要。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。
[0025]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0026]实施例1
[0027]按配比取各元素组分，如表1所示，各组分由以下重量百分比的元素组成：
[0028]C：0.03％，Si：0.3％，Mn：0.4％，P：0.01％，S：0.001％，Cr：14.5％，Ni：6.3％，Mo：0.7％，Cu：1.40％，Nb：0.35％，V：0.05％，N：0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0029]其中，如表2所示，杂质中元素的重量百分比含量为：
[0030]Al：0.004％，Sn：0.01％，Ag：0.001％，Pb：0.001％。
[0031]按上述各元素配比取原料混合后，采用碱性电弧炉冶炼后，采用电渣重熔成钢锭，将钢锭进行自由锻成圆棒毛坯。再将毛坯依次进行固溶热处理、时效热处理，固溶热处理的条件为：固溶温度为1038℃，固溶时间为2h，油冷；时效热处理的条件为：时效温度为482℃，时效时间为9h，空冷。最后进行机械加工，即得叶片材料样品1#。
[0032]实施例2
[0033]按配比取各元素组分，如表1所示，各组分由以下重量百分比的元素组成：
[0034]C：0.05％，Si：0.5％，Mn：0.6％，P：0.01％，S：0.002％，Cr：15.0％，Ni：6.7％，Mo：0.9％，Cu：1.65％，Nb：0.50％，V：0.08％，N：0.027％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0035]其中，如表2所示，杂质中元素的重量百分比含量为：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶片材料，由以下重量百分比的元素组成：C：0.02～0.05％，Si：≤1.0％，Mn：≤1.0％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Cr：14.0～16.0％，Ni：6.0～7.0％，Mo：0.5～1.2％，Cu：1.25～1.75％，Nb：8
×
C～20
×
C％，V：0.02～0.20％，N：0.005～0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种叶片材料，其特征在于，所述叶片材料由以下重量百分比的元素组成：C：0.02～0.05％，Si：0.2～0.6％，Mn：0.2～0.8％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Cr：14.0～16.0％，Ni：6.2～6.8％，Mo：0.5～1.0％，Cu：1.35～1.75％，Nb：8
×
C～15
×
C％，V：0.02～0.10％，N：0.005～0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种叶片材料，其特征在于，所述杂质选自Al、Sn、Ag、Pb中的一种或多种元素。4.根据权利要求3所述的一种叶片材料，其特征在于，所述杂质中元素的重量百分比含量符合以下要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：安春香，梅林波，孙林根，王煜，
申请(专利权)人：上海电气电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：