汽轮机叶片钢X22CrMoV12-1的研制
2018-09-26

X22CrMoV12-1钢是在Cr12型不锈钢基础上成功开发的在蒸汽参数538～600℃温度下汽轮机主要高温用叶片材料，该钢经适当热处理后具有较好的强韧性匹配和热加工性能，根据X22CrMoV12-1钢的服役条件，除要求具有较高的室温力学性能外，还要求在长期的时效条件下有良好的高温蠕变持久性能。为充分挖掘该钢力学性能的潜力，有必要对该钢的热处理工艺、组织和性能进行系统试验。在大量试验的基础上优选该钢最佳热处理工艺，以便制订合适的热处理工艺制度。

在蒸汽参数为16.7MPa、538℃的机组上，采用的是在Cr12钢中添加W、Mo、V等元素的钢，当蒸汽压强和温度提高到24MPa、566℃时，则需要通过增大马氏体不锈钢中Mo、Ni及V含量以提高材料的蠕变断裂强度。据此设计出汽轮机叶片用X22CrMoV12-1不锈钢的化学成分如表1所示。
表1  试验X22CrMoV12-1钢的化学成分（质量分数，%）
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
 
试验X22CrMoV12-1不锈钢的生产流程为：电弧炉+LF+VOD→浇铸电极坯→电渣重熔电渣锭→锻造成坯→轧制成材。试验热处理工艺设计如下：
（1）分别在980、990、1000、1010、1020和1030℃进行淬火处理，再在670℃回火，确定合适的淬火温度。
（2）淬火温度选择1000℃和1020℃，再在670、680、690、700和710℃温度回火，确定合适的回火温度。
（3）在已有数据基础上，回火温度选择690℃，淬火温度选用1010、1020和1030℃，优选最佳热处理工艺。
试验结果表明：
（1）对于X22CrMoV12-1调质不锈钢，相同回火温度下，微调淬火温度对室温力学性能影响不大；相同淬火温度下，随回火温度提高，材料韧性提高，强度降低。
（2）X22CrMoV12-1不锈钢采用1020℃淬火+690℃回火的热处理工艺，可获得优良的综合力学性能，可用于实际生产。