X22CrMoV12-1鋼是在Cr12型不銹鋼基礎上成功開發(fā)的在蒸汽參數538~600℃溫度下汽輪機主要高溫用葉片材料,該鋼經適當熱處理后具有較好的強韌性匹配和熱加工性能,根據X22CrMoV12-1鋼的服役條件,除要求具有較高的室溫力學性能外,還要求在長期的時效條件下有良好的高溫蠕變持久性能。為充分挖掘該鋼力學性能的潛力,有必要對該鋼的熱處理工藝、組織和性能進行系統(tǒng)試驗。在大量試驗的基礎上優(yōu)選該鋼******熱處理工藝,以便制訂合適的熱處理工藝制度。
在蒸汽參數為16.7MPa、538℃的機組上,采用的是在Cr12鋼中添加W、Mo、V等元素的鋼,當蒸汽壓強和溫度提高到24MPa、566℃時,則需要通過增大馬氏體不銹鋼中Mo、Ni及V含量以提高材料的蠕變斷裂強度。據此設計出汽輪機葉片用X22CrMoV12-1不銹鋼的化學成分如表1所示。
表1 試驗X22CrMoV12-1鋼的化學成分(質量分數,%)
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cr
|
Mo
|
Ni
|
V
|
0.18~0.26
|
0.10~0.50
|
0.30~0.80
|
≤0.030
|
≤0.030
|
11.0~12.5
|
1.0~1.2
|
0.3~1.0
|
0.25~0.35
|
試驗X22CrMoV12-1不銹鋼的生產流程為:電弧爐+LF+VOD→澆鑄電極坯→電渣重熔電渣錠→鍛造成坯→軋制成材。試驗熱處理工藝設計如下:
(1)分別在980、990、1000、1010、1020和1030℃進行淬火處理,再在670℃回火,確定合適的淬火溫度。
(2)淬火溫度選擇1000℃和1020℃,再在670、680、690、700和710℃溫度回火,確定合適的回火溫度。
(3)在已有數據基礎上,回火溫度選擇690℃,淬火溫度選用1010、1020和1030℃,優(yōu)選******熱處理工藝。
試驗結果表明:
(1)對于X22CrMoV12-1調質不銹鋼,相同回火溫度下,微調淬火溫度對室溫力學性能影響不大;相同淬火溫度下,隨回火溫度提高,材料韌性提高,強度降低。
(2)X22CrMoV12-1不銹鋼采用1020℃淬火+690℃回火的熱處理工藝,可獲得優(yōu)良的綜合力學性能,可用于實際生產。