一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法与流程

本发明涉及一种汽轮机用镍基合金材料的热处理方法。

背景技术：

1、提高蒸汽参数可以显著提高汽轮发电机组的效率，降低co2气体的排放，在“双碳”背景下，国内外都在研发大容量、高参数超超临界汽轮机。因康镍合金617（in617）是一种镍基高温合金，具有优异的力学性能、抗氧化性、耐腐蚀性和高抗蠕变性，特别是具有优异的热加工性能，能够制造直径1000mm以上、重量超过10t的全尺寸超超临界汽轮机转子锻件。然而，该钢种属于固溶强化型合金，持久强度无法满足700℃等级超超临界汽轮机转子的要求。

技术实现思路

1、本发明是要解决现有的超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久性能差的技术问题，而提供一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法。

2、一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法，具体按以下步骤进行：

3、步骤一、根据inconel617合金的平衡相图，确定第一段时效温度为940~960℃，第二段时效温度为740~760℃；

4、步骤二、将以inconel617合金为材质的超超临界汽轮机转子用镍基合金材料在温度为1160℃～1180℃的条件下保温0.5h～1.0h/25mm，水冷；再在温度为940℃～960℃的条件下保温1h～1.5h/25mm，从炉中取出，在空气中自然冷却；然后在温度为740℃～760℃的条件下保温1h～1.5h/25mm，从炉中取出，在空气中自然冷却，即完成热处理。

5、进一步的，第一段时效温度940~960℃，析出m23c6碳化物强化相，第二段时效温度740~760℃，析出γ′-ni3（al，ti）相。

6、进一步的，步骤二所述超超临界汽轮机转子用镍基合金材料按元素质量分数的组成如下：cr为20.0％～24.0％、co为10.0％～15.0％、mo为8.0％～10.0％、ti为≤0.6%、al为0.8％～1.5％、b为≤0.006％、fe为≤5.0％、mn为≤1.0％、si为≤1.0％、c为0.05％～0.15％、p为≤0.015％、s为≤0.015%、cu为≤0.5%和余量为ni。

7、进一步的，步骤二所述超超临界汽轮机转子用镍基合金材料按元素质量分数的组成如下：cr为21％、co为12％、mo为9.0％、ti为＜0.3%、al为1.2％、b为0.003％、fe为＜1.0％、mn为＜0.4％、si为＜0.3％、c为0.07％、p为＜0.010％、s为＜0.008%、cu为＜0.1%和余量为ni。

8、进一步的，步骤二所述超超临界汽轮机转子用镍基合金材料按元素质量分数的组成如下：cr为21.5％、co为12.2％、mo为9.1％、ti为＜0.30%、al为1.1％、b为0.004％、fe为＜0.8％、mn为＜0.35％、si为＜0.32％、c为0.08％、p为＜0.009％、s为＜0.010%、cu为＜0.05%和余量为ni。

9、进一步的，步骤二将超超临界汽轮机转子用镍基合金材料在温度为1170℃的条件下保温0.5h/25mm，水冷；再在温度为950℃的条件下保温1h/25mm，从炉中取出，在空气中自然冷却；然后在温度为750℃的条件下保温1h/25mm，从炉中取出，在空气中自然冷却，即完成热处理。

10、本发明有益效果：

11、in617合金的主要强化相由γ′-ni3（al，ti）相、m23c6、m6c和mc碳化物等组成。本发明采用适当的热处理工艺控制不同强化相的沉淀，提高材料的持久强度。

12、本发明通过对合金进行相图计算，确定主要强化相的析出温度，确定两段时效温度，制定时效工艺。

13、本发明工艺可操作性强，in617持久性能在760℃和170mpa的应力下，断裂时间可以达到1850h。

14、本发明用于提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度。

1.一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法，其特征在于第一段时效温度940~960℃，析出m23c6碳化物强化相，第二段时效温度740~760℃，析出γ′相。

3.根据权利要求1所述的一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法，其特征在于步骤二所述超超临界汽轮机转子用镍基合金材料按元素质量分数的组成如下：cr为20.0％～24.0％、co为10.0％～15.0％、mo为8.0％～10.0％、ti为≤0.6%、al为0.8％～1.5％、b为≤0.006％、fe为≤5.0％、mn为≤1.0％、si为≤1.0％、c为0.05％～0.15％、p为≤0.015％、s为≤0.015%、cu为≤0.5%和余量为ni。

4.根据权利要求3所述的一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法，其特征在于步骤二所述超超临界汽轮机转子用镍基合金材料按元素质量分数的组成如下：cr为21％、co为12％、mo为9.0％、ti为＜0.3%、al为1.2％、b为0.003％、fe为＜1.0％、mn为＜0.4％、si为＜0.3％、c为0.07％、p为＜0.010％、s为＜0.008%、cu为＜0.1%和余量为ni。

5.根据权利要求3所述的一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法，其特征在于步骤二所述超超临界汽轮机转子用镍基合金材料按元素质量分数的组成如下：cr为21.5％、co为12.2％、mo为9.1％、ti为＜0.30%、al为1.1％、b为0.004％、fe为＜0.8％、mn为＜0.35％、si为＜0.32％、c为0.08％、p为＜0.009％、s为＜0.010%、cu为＜0.05%和余量为ni。

6.根据权利要求1所述的一种提高超超临界汽轮机转子用镍基合金材料持久强度的热处理方法，其特征在于步骤二将超超临界汽轮机转子用镍基合金材料在温度为1170℃的条件下保温0.5h/25mm，水冷；再在温度为950℃的条件下保温1h/25mm，从炉中取出，在空气中自然冷却；然后在温度为750℃的条件下保温1h/25mm，从炉中取出，在空气中自然冷却，即完成热处理。