本发明专利技术涉及高合金耐热钢材料技术领域，特别涉及一种用于火电机组超临界蒸汽轮机耐热部件材料成份的设计方法，使材料组织也避免含有不良组织δ-Fe，以提高材料高温的力学性能，本发明专利技术的材料成分设计方法，由牌号为ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB的高合金耐热钢改进设计成而，材料成分的设计过程中，根据成分中各元素含量范围，用各元素的上限值和下限值按下述公式1和公式2分别计算合金材料的镍当量Nieq和铬当量Creq；然后根据Nieq/Creq与δ-Fe含量的统计分布关系，优选确定Nieq、Creq、Nieq/Creq的值，最终确定符合火电机组超临界蒸汽轮机耐热部件要求的材料成分。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高合金耐热钢材料
，特别涉及一种用于火电机组超临界蒸汽 轮机耐热部件材料成份的设计方法，使材料组织也避免含有不良组织s-Fe，以提高材料高 温的力学性能。
技术介绍
新型高合金耐热钢ZG12Cr9MolCoNiVNbNB属于我国自主研发的高端耐热钢材 料，其铸件产品主要用在火电机组超超临界蒸汽轮机设备方面。该材料的主要化学成 分（质量百分比 ％)为：C0. 10~0· 14,SiO. 20~0· 30，Μη0· 8~1· 0,Cr9. 00~9· 60,NiO. 10~ 0.25,Mol. 40~ 1.60,C〇0. 90~ 1. 10,V0. 18~ 0. 22,NbO. 050-0. 071,B0. 008-0. 013, NO. 015~0. 030,余量为Fe。材料室温下的力学性能要求：抗拉强度630-750MPa，屈服强度 多500MPa，延伸率多15%，断面收缩率多40%，冲击功多30J;高温持久力学性能要求极高，要 求同时满足当温度保持620°C，应力为150MPa，持续时间彡100h;温度保持675°C，应力为 lOOMPa，持续时间彡100h;温度保持695°C，应力为85MPa，持续时间彡100h。由此可见，具 有较高的综合常温力学性能和非常严格的高温力学性能要求。 与该耐热钢相比，国内当前最先进的耐热钢其使用的最高温度为600 °C、27MPa， 而ZG12Cr9MolCoNiVNbNB的最高运行参数可达620°C、30MPa，为此不仅热效率相对提高 8-10%，还能大大降低二氧化碳排放，而且使用寿命也大大增加，是当前国际能源行业发展 的主要高效、清洁发电技术。 进行该材料火电机组铸钢件的研发，不仅成为装备制造行业进行技术创新、转型 升级的重要举措，还能有效推动国家能源行业的跨越式发展，也符合《装备制造业调整和振 兴规划》等各类国家产业规划和政策。该材料大型铸件的制造技术目前仅被国外个别公司 掌握，形成了一定的技术垄断。由于合金元素多，冶炼难度大，焊接技术和热处理要求高等 多方面技术壁皇的限制，我国目前还没有能够完全制造该类产品的企业。尤其是针对如何 进行具体铸件的成分优化设计，目前还没有。为满足实际生产现场需要，急需要一个能够指 导该铸件成分设计的简单而又实用的依据方法。如何确定各主要元素之间的相互匹配关 系，微量元素的控制范围确定，残余杂质元素控制的最低水平控制等，最终获得该材料最佳 成分配比，成为当前该材料广泛应用需要解决的关键技术之一。
技术实现思路
本专利技术的针对现有技术中ZG12Cr9MolCoNiVNbNB合金钢应用中存在的上述技术 问题，提供一种。 本专利技术的目的是这样实现的，一种火电机组超临界蒸汽轮机耐热部件材料成 份的设计方法，所述材料由为牌号为ZG12Cr9M〇lC〇NiVNbNB的高合金耐热钢改进设计 成而，其各元素成分的质量百分含量为C0. 10~0· 14,Si0.20~0.30，Mn0.8~1.0,Cr9.00~ 9. 60,NiO. 10~ 0.25,Mol. 40~ 1. 60,C〇0. 90~ 1. 10,V0. 18~ 0. 22,NbO. 050-0. 071, BO. 008~0. 013,NO. 015~0. 030,余量为Fe;材料成分的设计方法包括如下过程： (1) 根据成分中各元素含量范围，用各元素的上限值和下限值按下述公式1和公式2分 别计算合金材料的镍当量Nieq和络当量Creq; 公式 1 :Nieq=30C+Ni+Co+0. 5Mn+25N， 公式2:Creq=Cr+1.5Mo+2Si+5V+1.75Nb，公式中各元素值直接取质量百分含量值； (2) 以Creq为横作标，Nieq为纵作标，分别以元素含量的上限值计算得到的Creq和 Nieq在作标系中描点一，再以元素含量的下限值计算得到的Creq和Nieq在作标系中描点 二，以点一和点二为矩形的两个对角方向的顶点框一个框形； (3) 在材料成分范围内选取各成分的含量，并按公式1和公式2计算Nieq和Creq值， 调整各元素的含量，使Nieq/Creq多0· 42,且Nieq多5. 1，Creq多13. 1，从而确定材料的 成分范围。 本专利技术的材料成分设计方法中，根据客户要求的产品铸件的交货状态须全部为 马氏体组织或马氏体组织中δ -Fe含量<3%，通过δ -Fe的形成机理，采用相近似材料的 Nieq、Creq计算公式经修正成公式1和公2,用于计算本专利技术合金材料的Nieq、Creq值，并 根据合金材料中Nieq、Creq及Nieq/Creq与δ -Fe含量的关系，确定本专利技术合金材料根据 公式1和公式2换算得到Nieq /Creq彡0· 42、Nieq彡5. 1、Creq彡13. 1，从而保证合金 材料中δ -Fe的含量小于3%，以符合客户的交货要求。 作为本专利技术的进一步优选，步骤（3)中，调整各元素的含量，使Nieq/ Creq彡 0· 44,且Nieq彡 5. 7,Creq彡 13. 1。 进一步的，本专利技术最终确定的材料质量百分比成分为：C0. 11~ 0. 13， SiO. 20-0. 30,MnO. 8~ 1. 0,Cr9. 10~ 9. 40,NiO. 20~ 0. 25,Mol. 45~ 1. 55,C〇0. 95~ 1. 05, V0. 18~ 0· 19,NbO. 055~0· 059,Β0· 009~0· 012,Ν0· 020~0· 025,余量为Fe。【附图说明】 图1为本专利技术的合金材料中δ -Fe含量与Nieq/Creq比值统计图。 图2为本专利技术合金材料Nieq、Creq量分布关系与δ -Fe组织图。【具体实施方式】 实施例 下面以【具体实施方式】详细说明本专利技术的火电机组超临界蒸汽轮机耐热部件材 料成份的设计方法，本专利技术的合金材料由为牌号为ZG12Cr9M〇lC〇NiVNbNB的高合金耐 热钢改进设计成，最终实现改进后的材料浇注的铸件交付时S-Fe组织的含量小于3%。 ZG12Cr9MolCoNiVNbNB合金钢其各元素成分的质量百分含量为C0. 10~0. 14,SiO. 20~ 0. 30,MnO. 8~ 1. 0,Cr9. 00~ 9. 60,NiO. 10~ 0. 25,Mol. 40~ 1. 60,C〇0. 90~ 1. 10,V0. 18~ 0. 22,NbO. 050~0. 071，B0. 008~0. 013,NO. 015~0. 030,余量为Fe;材料成分的设计方法包括 如下过程： (1)根据成分中各元素含量范围，用各元素的上限值和下限值按下述公式1和公式2分 别计算合金材料的镍当量Nieq和络当量Creq，其中： 取下时Nieq=4. 75, Creq=12. 6 ;取上限时，Nieq=6. 8, Creq=13. 5 ; (2)如图1所示，在作标系中，以Creq为横作标，Nieq为纵作标，分别以元素含量的上 限值计算得到的Creq和Nieq在作标系中描点一，再以元素含量的下限值计算得到的Creq 和Nieq在作标系中描点二，以点一和点二为矩形的两个对角方向的顶点框一个框形；另据 如图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种火电机组超临界蒸汽轮机耐热部件材料成份的设计方法，所述材料由为牌号为ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB的高合金耐热钢改进设计成而，其各元素成分的质量百分含量为C0.10~ 0.14，Si0.20~ 0.30, Mn0.8~ 1.0，Cr9.00~ 9.60，Ni0.10~ 0.25，Mo1.40~ 1.60，Co0.90~ 1.10，V0.18~ 0.22，Nb0.050~0.071，B0.008~0.013，N0.015~0.030，余量为Fe；材料成分的设计方法包括如下过程：(1)根据成分中各元素含量范围，用各元素的上限值和下限值按下述公式1和公式2分别计算合金材料的镍当量Nieq和铬当量Creq；公式1：Nieq=30C+Ni+Co+0.5Mn+25N， 公式2：Creq=Cr+1.5 Mo+2Si +5V+1.75Nb，公式中各元素值直接取质量百分含量值 ；（2）以Creq为横作标，Nieq 为纵作标，分别以元素含量的上限值计算得到的Creq和Nieq在作标系中描点一，再以元素含量的下限值计算得到的Creq和Nieq在作标系中描点二，以点一和点二为矩形的两个对角方向的顶点框一个框形；（3）在材料成分范围内选取各成分的含量，并按公式1和公式2计算Nieq和Creq值，调整各元素的含量，使Nieq /Creq≥0.42，且Nieq≥5.1，Creq≥13.1，从而确定材料的成分范围。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马进，冯周荣，李少雨，
申请(专利权)人：共享铸钢有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。