具有延迟的z相形成的马氏体钢、粉末以及坯件或构件
技术领域
1.本发明涉及一种具有延迟的z相形成的马氏体钢、粉末和其坯件或构件。
背景技术：
2.与应用条件相关，迄今为止，涡轮机尤其燃气轮机的锻造的转子盘，由不同的锻造钢提供。因此，基于nicrmov的钢用于压缩机盘，以及基于crmowvnbn的钢用于涡轮机盘。对锻造材料的选择起决定作用的是应用条件和设计要求。
3.对锻造材料的选择，始终要确保强度和韧性之间的平衡，以便遵守设计要求。
4.具有最高的使用温度的材料当前是基于crmownbn的钢以及基于crmocovb的钢。然而，这两种材料对于高于773k的使用都撞到其极限。
5.尽管如此，目前的研究表明，直至900k都能够使用铁合金。
6.对于更高的使用温度，目前讨论的是镍材料。
7.可惜并非作为基础的构件有以下缺点，因此必须权衡使用：
[0008]-与由钢构成的盘相比，成本更高，
[0009]-必须开发新的断裂力学设计概念，
[0010]-生产中的加工时间更长。
技术实现要素：
[0011]
因此，本发明的目的是解决上述问题，尤其提高耐热性，使得更高的使用温度，即提高至少20k至30k，是可能的。
[0012]
所述目的通过根据权利要求1所述的合金、根据权利要求2所述的粉末以及根据权利要求3所述的坯件或构件来实现。
[0013]
在从属权利要求中列出了其他有利的措施，这些措施能够任意地彼此组合，以便实现其他优点。
[0014]
由于在构件的使用时段内形成z相，迄今为止，马氏体钢的合金组成是有限的。
[0015]
根据本发明的合金至少具有(单位：重量％)：
[0016]
碳(c)：0.16％-0.24％，优选0.19％-0.21％，
[0017]
硅(si)：0.0％-0.08％，优选0.0％-0.06％，特别优选0.02％-0.06％，锰(mn)：0.04％-0.16％，优选0.07％-0.13％，
[0018]
铬(cr)：10.6％-11.5％，优选11.2％-11.5％，更优选11.2％，钼(mo)：0.5％-0.9％，优选0.7％，
[0019]
钨(w)：2.2％-2.6％，优选2.3％-2.5％，更优选2.45％，
[0020]
钴(co)：3.0％-3.6％，优选3.25％-3.40％，
[0021]
镍(ni)：0.09％-0.19％,优选0.13％-0.17％，
[0022]
硼(b):0.0035％-0.01％,优选0.004％-0.006％，
[0023]
氮(n):0.001％-0.025％,优选0.011％-0.015％，
[0024]
钛(ti):0.01％-0.04％,优选0.018％-0.028％，
[0025]
铜(cu)：1.20％-2.30％，优选1.65％-1.85％，
[0026]
可选地，
[0027]
钒(v)：0.10％-0.30％，优选0.15％-0.25％，
[0028]
铌(nb)：0.02％-0.08％，优选0.04％-0.06％，
[0029]
铝(al)：0.003％-0.06％，尤其0.005％-0.04％，
[0030]
其余为铁(fe)，尤其由这些元素构成。
[0031]
在钢制造中，硅(si)具有使熔体变得更稀疏的积极作用并且也用作为脱氧剂。硅(si)的另一积极作用是，提高抗拉强度、屈服极限和抗结垢性。
[0032]
此外，铬(cr)和钴(co)的份额也发挥了重要作用。它们提高抗氧化性并且提高耐热性。
[0033]
为1.5至2的钛(ti)/氮(n)比已被证明是有利的。
[0034]
通过新的设计理念，z相的形成能够朝向200000h移动。
具体实施方式
[0035]
一个有利的实施例是(单位：重量％)：
[0036]
碳(c)：0.20％，
[0037]
硅(si)：《0.08％，
[0038]
锰(mn)：0.10％，
[0039]
铬(cr)：11.2％，
[0040]
钼(mo)：0.7％，
[0041]
钨(w)：2.4％，
[0042]
钴(co)：3.3％，
[0043]
镍(ni)：0.15％，
[0044]
硼(b)：0.005％，
[0045]
氮(n)：0.013％，
[0046]
钛(ti)：0.02％，
[0047]
钒(v)：0.20％，
[0048]
铌(nb)：0.05％，
[0049]
铜(cu)：1.75％，
[0050]
铝(al)：0.02％，其余为铁(fe)。
[0051]
除了在燃气轮机中作为锻造盘的应用外，其他应用也是可考虑的，例如燃气轮机压缩机叶片、蒸汽轮机叶片或用作为蒸汽轮机锻造件。
[0052]
优点是：
[0053]-与“昂贵的镍基材料”相比，扩宽了“廉价的”铁基合金的使用范围，-与镍基材料相比，铁基的转子构件(10.6％-11.5％铬(cr))的更快的可加工性，
[0054]-出自高合金的铁基合金的构造、生产和制造的经验能够在很大程度上被采用；这例如在所有概率方法如断裂力学中有助于将风险最小化，
[0055]-能够提高应用温度并从而实现机器的功率和性能提升，而不需要外部冷却。
技术特征：
1.一种合金，至少具有(单位：重量％)：碳(c)：0.16％-0.24％，优选0.19％-0.21％，硅(si)：0.0％-0.08％，优选0.0％-0.06％，更优选0.02％-0.06％，锰(mn)：0.04％-0.16％，优选0.07％-0.13％，铬(cr)：10.6％-11.5％，优选11.2％-11.5％，更优选11.2％，钼(mo)：0.5％-0.9％，优选0.7％，钨(w)：2.2％-2.6％，优选2.3％-2.5％，更优选2.45％，钴(co)：3.0％-3.6％，优选3.25％-3.40％，镍(ni)：0.09％-0.19％,优选0.13％-0.17％，硼(b)：0.0035％-0.01％,优选0.004％-0.006％，氮(n)：0.001％-0.025％,优选0.011％-0.015％，钛(ti)：0.015％-0.035％,优选0.018％-0.028％，铜(cu)：1.30％-2.00％，优选1.65％-1.85％，可选地，钒(v)：0.10％-0.30％，优选0.15％-0.25％，铌(nb)：0.02％-0.08％，优选0.04％-0.06％，铝(al)：0.003％-0.06％，尤其0.005％-0.04％，其余为铁(fe)，尤其由这些元素构成。2.一种粉末，具有根据权利要求1所述的合金，可选地具有粘合剂或陶瓷颗粒，尤其由所述合金构成。3.一种坯件或构件，至少具有根据权利要求1所述的合金或由根据权利要求2所述的粉末制造，尤其由根据权利要求1所述的合金构成，所述坯件或构件是铸造的和/或是锻造的和/或经热处理和/或经加工。4.根据权利要求1、2或3中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.2重量％的碳(c)。5.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.02重量％至0.06重量％的硅(si)。6.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.10重量％的锰(mn)。7.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有10.6重量％至11.0重量％的铬(gr)，尤其10.7重量％至10.8重量％的铬(cr)。8.根据上述权利要求1至6中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有11.0重量％至11.4重量％的铬(cr)，尤其11.2重量％的铬(cr)。9.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.70重量％的钼(mo)。
10.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有2.40重量％的钨(w)。11.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有3.3重量％的钴(co)。12.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.15重量％的镍(ni)。13.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.005重量％的硼(b)。14.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，除了杂质水平外，含有0.013重量％的氮(n)。15.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.020重量％至0.026重量％的钛(ti)，尤其含有0.020重量％的钛(ti)。16.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.20重量％的钒(v)。17.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.05重量％的铌(nb)。18.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有1.75％重量的铜(cu).19.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.02重量％的铝(al)。20.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，其钛(ti)/氮(n)比为1.5至2。
技术总结
具有Z相的马氏体钢、粉末以及坯件或构件合金，至少具有(单位：重量％)：碳(C)：0.16％-0.24％，硅(Si)：0.0％-0.08％，锰(Mn)：0.04％-0.16％，铬(Cr)：10.6％-11.5％，钼(Mo)：0.5％-0.9％，钨(W)：2.2％-2.6％，钴(Co)：3.0％-3.6％，镍(Ni)：0.09％-0.19％，硼(B)：0.0035％-0.01％，氮(N)：0.001％-0.025％，钛(Ti)：0.01％-0.04％，铜(Cu)：1.20％-2.30％，可选地，20钒(V)：0.10％-0.30％，铌(Nb)：0.02％-0.08％，铝(Al)：0.003％-0.06％，其余为铁(Fe)，尤其由这些元素构成。尤其由这些元素构成。
技术研发人员：托尔斯滕
受保护的技术使用者：西门子能源全球有限两合公司
技术研发日：2021.09.01
技术公布日：2023/7/13
技术领域
1.本发明涉及一种具有延迟的z相形成的马氏体钢、粉末和其坯件或构件。
背景技术：
2.与应用条件相关，迄今为止，涡轮机尤其燃气轮机的锻造的转子盘，由不同的锻造钢提供。因此，基于nicrmov的钢用于压缩机盘，以及基于crmowvnbn的钢用于涡轮机盘。对锻造材料的选择起决定作用的是应用条件和设计要求。
3.对锻造材料的选择，始终要确保强度和韧性之间的平衡，以便遵守设计要求。
4.具有最高的使用温度的材料当前是基于crmownbn的钢以及基于crmocovb的钢。然而，这两种材料对于高于773k的使用都撞到其极限。
5.尽管如此，目前的研究表明，直至900k都能够使用铁合金。
6.对于更高的使用温度，目前讨论的是镍材料。
7.可惜并非作为基础的构件有以下缺点，因此必须权衡使用：
[0008]-与由钢构成的盘相比，成本更高，
[0009]-必须开发新的断裂力学设计概念，
[0010]-生产中的加工时间更长。
技术实现要素：
[0011]
因此，本发明的目的是解决上述问题，尤其提高耐热性，使得更高的使用温度，即提高至少20k至30k，是可能的。
[0012]
所述目的通过根据权利要求1所述的合金、根据权利要求2所述的粉末以及根据权利要求3所述的坯件或构件来实现。
[0013]
在从属权利要求中列出了其他有利的措施，这些措施能够任意地彼此组合，以便实现其他优点。
[0014]
由于在构件的使用时段内形成z相，迄今为止，马氏体钢的合金组成是有限的。
[0015]
根据本发明的合金至少具有(单位：重量％)：
[0016]
碳(c)：0.16％-0.24％，优选0.19％-0.21％，
[0017]
硅(si)：0.0％-0.08％，优选0.0％-0.06％，特别优选0.02％-0.06％，锰(mn)：0.04％-0.16％，优选0.07％-0.13％，
[0018]
铬(cr)：10.6％-11.5％，优选11.2％-11.5％，更优选11.2％，钼(mo)：0.5％-0.9％，优选0.7％，
[0019]
钨(w)：2.2％-2.6％，优选2.3％-2.5％，更优选2.45％，
[0020]
钴(co)：3.0％-3.6％，优选3.25％-3.40％，
[0021]
镍(ni)：0.09％-0.19％,优选0.13％-0.17％，
[0022]
硼(b):0.0035％-0.01％,优选0.004％-0.006％，
[0023]
氮(n):0.001％-0.025％,优选0.011％-0.015％，
[0024]
钛(ti):0.01％-0.04％,优选0.018％-0.028％，
[0025]
铜(cu)：1.20％-2.30％，优选1.65％-1.85％，
[0026]
可选地，
[0027]
钒(v)：0.10％-0.30％，优选0.15％-0.25％，
[0028]
铌(nb)：0.02％-0.08％，优选0.04％-0.06％，
[0029]
铝(al)：0.003％-0.06％，尤其0.005％-0.04％，
[0030]
其余为铁(fe)，尤其由这些元素构成。
[0031]
在钢制造中，硅(si)具有使熔体变得更稀疏的积极作用并且也用作为脱氧剂。硅(si)的另一积极作用是，提高抗拉强度、屈服极限和抗结垢性。
[0032]
此外，铬(cr)和钴(co)的份额也发挥了重要作用。它们提高抗氧化性并且提高耐热性。
[0033]
为1.5至2的钛(ti)/氮(n)比已被证明是有利的。
[0034]
通过新的设计理念，z相的形成能够朝向200000h移动。
具体实施方式
[0035]
一个有利的实施例是(单位：重量％)：
[0036]
碳(c)：0.20％，
[0037]
硅(si)：《0.08％，
[0038]
锰(mn)：0.10％，
[0039]
铬(cr)：11.2％，
[0040]
钼(mo)：0.7％，
[0041]
钨(w)：2.4％，
[0042]
钴(co)：3.3％，
[0043]
镍(ni)：0.15％，
[0044]
硼(b)：0.005％，
[0045]
氮(n)：0.013％，
[0046]
钛(ti)：0.02％，
[0047]
钒(v)：0.20％，
[0048]
铌(nb)：0.05％，
[0049]
铜(cu)：1.75％，
[0050]
铝(al)：0.02％，其余为铁(fe)。
[0051]
除了在燃气轮机中作为锻造盘的应用外，其他应用也是可考虑的，例如燃气轮机压缩机叶片、蒸汽轮机叶片或用作为蒸汽轮机锻造件。
[0052]
优点是：
[0053]-与“昂贵的镍基材料”相比，扩宽了“廉价的”铁基合金的使用范围，-与镍基材料相比，铁基的转子构件(10.6％-11.5％铬(cr))的更快的可加工性，
[0054]-出自高合金的铁基合金的构造、生产和制造的经验能够在很大程度上被采用；这例如在所有概率方法如断裂力学中有助于将风险最小化，
[0055]-能够提高应用温度并从而实现机器的功率和性能提升，而不需要外部冷却。
技术特征：
1.一种合金，至少具有(单位：重量％)：碳(c)：0.16％-0.24％，优选0.19％-0.21％，硅(si)：0.0％-0.08％，优选0.0％-0.06％，更优选0.02％-0.06％，锰(mn)：0.04％-0.16％，优选0.07％-0.13％，铬(cr)：10.6％-11.5％，优选11.2％-11.5％，更优选11.2％，钼(mo)：0.5％-0.9％，优选0.7％，钨(w)：2.2％-2.6％，优选2.3％-2.5％，更优选2.45％，钴(co)：3.0％-3.6％，优选3.25％-3.40％，镍(ni)：0.09％-0.19％,优选0.13％-0.17％，硼(b)：0.0035％-0.01％,优选0.004％-0.006％，氮(n)：0.001％-0.025％,优选0.011％-0.015％，钛(ti)：0.015％-0.035％,优选0.018％-0.028％，铜(cu)：1.30％-2.00％，优选1.65％-1.85％，可选地，钒(v)：0.10％-0.30％，优选0.15％-0.25％，铌(nb)：0.02％-0.08％，优选0.04％-0.06％，铝(al)：0.003％-0.06％，尤其0.005％-0.04％，其余为铁(fe)，尤其由这些元素构成。2.一种粉末，具有根据权利要求1所述的合金，可选地具有粘合剂或陶瓷颗粒，尤其由所述合金构成。3.一种坯件或构件，至少具有根据权利要求1所述的合金或由根据权利要求2所述的粉末制造，尤其由根据权利要求1所述的合金构成，所述坯件或构件是铸造的和/或是锻造的和/或经热处理和/或经加工。4.根据权利要求1、2或3中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.2重量％的碳(c)。5.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.02重量％至0.06重量％的硅(si)。6.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.10重量％的锰(mn)。7.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有10.6重量％至11.0重量％的铬(gr)，尤其10.7重量％至10.8重量％的铬(cr)。8.根据上述权利要求1至6中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有11.0重量％至11.4重量％的铬(cr)，尤其11.2重量％的铬(cr)。9.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.70重量％的钼(mo)。
10.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有2.40重量％的钨(w)。11.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有3.3重量％的钴(co)。12.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.15重量％的镍(ni)。13.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.005重量％的硼(b)。14.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，除了杂质水平外，含有0.013重量％的氮(n)。15.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.020重量％至0.026重量％的钛(ti)，尤其含有0.020重量％的钛(ti)。16.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.20重量％的钒(v)。17.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.05重量％的铌(nb)。18.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有1.75％重量的铜(cu).19.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，含有0.02重量％的铝(al)。20.根据上述权利要求中的一项或多项所述的合金、粉末、坯件或构件，其钛(ti)/氮(n)比为1.5至2。
技术总结
具有Z相的马氏体钢、粉末以及坯件或构件合金，至少具有(单位：重量％)：碳(C)：0.16％-0.24％，硅(Si)：0.0％-0.08％，锰(Mn)：0.04％-0.16％，铬(Cr)：10.6％-11.5％，钼(Mo)：0.5％-0.9％，钨(W)：2.2％-2.6％，钴(Co)：3.0％-3.6％，镍(Ni)：0.09％-0.19％，硼(B)：0.0035％-0.01％，氮(N)：0.001％-0.025％，钛(Ti)：0.01％-0.04％，铜(Cu)：1.20％-2.30％，可选地，20钒(V)：0.10％-0.30％，铌(Nb)：0.02％-0.08％，铝(Al)：0.003％-0.06％，其余为铁(Fe)，尤其由这些元素构成。尤其由这些元素构成。
技术研发人员：托尔斯滕
受保护的技术使用者：西门子能源全球有限两合公司
技术研发日：2021.09.01
技术公布日：2023/7/13
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