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葉片是汽輪機(jī)的核心安全部件，在高溫高壓的工作狀態(tài)下承受較大的載荷，以及氧化、腐蝕等多種作用，因此要求材料組織均勻，具有高純凈度、高強(qiáng)度、抗沖擊、耐疲勞、耐高溫腐蝕，并具有良好的冷、熱加工.工藝性能。X5CrNiCuNb16-4用于加工制造100萬千萬汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組S345R型4級(jí)和6級(jí)動(dòng)葉片，是葉片材料中的高等級(jí)材料，它是在17-4PH (OCr17NiA4Cu4Nb）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的超低碳沉淀硬化型馬氏體時(shí)效硬化不銹鋼。該鋼除具有高的強(qiáng)度外，其突出優(yōu)點(diǎn)是具有高的韌性，以及良好的鍛造加工性能和高溫耐蝕性。

化學(xué)成分要求見表1。

X5CrNiCuNb16-4鋼的力學(xué)性能要求見表2。表中力學(xué)性能試樣為1020 ～~ 1050℃固溶處理，820 ~850℃中間處理，530 ~ 560℃沉淀硬化處理狀態(tài)下的指標(biāo)值。

低倍組織

按GB/T1979標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)，一般疏松、中心疏松、偏析≤2.0級(jí)。

非金屬夾雜物

按ASTM E45中A法評(píng)級(jí)，A、B、C、D各類夾雜物級(jí)別粗系≤0.5級(jí)，細(xì)系≤1.0級(jí)。2.5à鐵素體按ASTM E45方法檢驗(yàn)，平均鐵素體含量≤1 %。

晶粒度

按AMS E112方法檢驗(yàn),晶粒度細(xì)于4級(jí)。

超聲波探傷

按SEP 1923標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)，質(zhì)量等級(jí)為2b(注:質(zhì)量等級(jí)略優(yōu)于GB/T 4162 )。

關(guān)鍵工藝控制

本鋼X5CrNiCuNbl6-4生產(chǎn)工藝流程為:原料一50 t電弧爐冶煉→LF爐精煉→澆注3.16 t鋼錠→800初軋機(jī)軋制230方坯→電渣重熔2 t電渣錠→保溫→退火一800/650×4軋機(jī)軋制開坯→保溫→退火→修磨—650軋機(jī)軋制o120圓鋼→保溫→退火→修磨→檢驗(yàn)、包裝、入庫。

冶煉工藝

電爐冶煉應(yīng)用無碳爐殼冶煉超低碳葉片鋼技術(shù)，采用返回吹氧化法冶煉。裝料配入自煉低磷原料及本鋼類返回鋼，合理配入鉻、碳、磷含量，并適當(dāng)配入脫磷劑及造渣材料，控制配料總量。為控制鋼水氣體含量，F(xiàn)e-Cr等合金及耐火材料等原輔料保證烘烤良好。采用Fe-Si粉造渣，保證渣的流動(dòng)性良好。全熔及氧化后兩次扒渣。LF精煉采用鋼包底吹氬，控制氬氣壓力，終脫氧時(shí)依次喂入Al線，保證脫氧效果。鉻合金化在電爐完成，LF進(jìn)行成分微調(diào)。電爐化學(xué)成分按鉻當(dāng)量目標(biāo)進(jìn)行控制，以保證6鐵素體含量和力學(xué)性能要求。冶煉后澆注3.16 t鋼錠，使用超低碳固體保護(hù)渣，采用氬氣保護(hù)澆注。

電渣重熔工藝

電渣重熔采用單支臂不交換電極重熔，按遞減功率恒熔速控制模型重熔。使用ANF-6 ( CaF -Al,0 )二元提純?cè)?，按錠型及鋼質(zhì)純凈度要求控制渣量;重熔2 t電渣錠，電渣錠罩冷并退火。

熱加工工藝

該鋼為沉淀硬化型不銹鋼，對(duì)熱加工影響強(qiáng)烈的銅元素含量高，且合金含量高、組織應(yīng)力大、裂紋敏感性強(qiáng)，熱加工難度大，傳統(tǒng)熱加工都采用鍛造工藝。本鋼經(jīng)過深入研究，創(chuàng)新開發(fā)了以軋代鍛工藝:電爐鋼錠及電渣錠用均熱爐加熱，采用三段均溫兩段升溫的五段加熱制度，并合理控制各段升溫速度及保溫時(shí)間，出鋼前并給予適當(dāng)?shù)某鰻t溫降補(bǔ)償;軋制過程中控制軋制節(jié)奏及軋輾冷卻水流量，以防止角部裂紋的產(chǎn)生;嚴(yán)格控制終軋溫度及保溫入坑溫度。