本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种汽轮机铸件用耐热钢。
背景技术：
：在现有的高温铸件材料中，目前国内列入jb/t11018-2010标准中可供选用的有zg12cr10mo1w1vnbn及zg12cr9mo1vnbn等。其中zg12cr10mo1w1vnbn钢种虽有良好的室温强度、塑性和韧性，但最高工作温度不能超过610℃，作为长时高温性能指标的蠕变断裂强度，在650℃/10万小时条件下不到50mpa，已不能满足工作温度为650℃的汽轮机铸件的设计要求。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽轮机铸件用耐热钢及其制备方法，可以满足工作温度为650℃及650℃以下的汽轮机部件的使用要求。为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一方面提供一种汽轮机铸件用耐热钢，所述耐热钢按质量百分含量包括如下化学元素：c0.04～0.15％，si0.05～0.60％，mn0.20～0.80％，cr8.50～10.00％，co2.50～3.60％，w2.00～3.00％，v0.10～0.40％，nb0.03～0.12％，n0.002～0.030％，b0.004～0.018％，ni0.01～0.30％，al≤0.02％，ti≤0.02％，sn≤0.02％，杂质≤0.05％，fe80～86％，b的质量百分含量和n的质量百分含量比例为0.2～6.0。在本发明的一些实施方式中，所述的杂质包括p和/或s。在本发明的一些实施方式中，以所述耐热钢的总质量为基准计，所述p、s对应的质量百分数分别是：p≤0.030％，s≤0.020％。在本发明的一些实施方式中，所述耐热钢按质量百分含量包括如下化学元素：c0.05～0.14％，si0.10～0.50％，mn0.30～0.80％，cr8.50～9.80％，co2.60～3.30％，w2.10～2.90％，v0.10～0.30％，nb0.04～0.10％，n0.003～0.025％，b0.006～0.015％，ni0.01～0.20％，al≤0.02％，ti≤0.02％，sn≤0.02％，杂质≤0.035％，fe81～86％，b的质量百分含量和n的质量百分含量比例为0.3～4.0。在本发明的一些实施方式中，所述的杂质包括p和/或s。在本发明的一些实施方式中，以所述耐热钢总质量为基准计，所述p、s质量百分数分别是p≤0.020％，s≤0.015％。本发明的第二方面，提供前述汽轮机铸件用耐热钢的制备方法，经过熔炼、精炼、砂型浇铸并进行正火及回火热处理。在本发明的一些实施方式中，所述正火温度选自1100℃-1200℃。在本发明的一些实施方式中，所述回火温度选自700℃-800℃。本发明的第三方面，汽轮机铸件用耐热钢在汽轮机领域的用途。具体实施方式本发明发明人经过大量探索实验，提供了一种汽轮机铸件用耐热钢，可以满足工作温度为650℃及650℃以下的汽轮机部件的使用要求，在此基础上完成了本发明。下面详细说明根据本发明的汽轮机铸件用耐热钢及其制备方法。首先说明根据本发明第一方面的汽轮机铸件用耐热钢。本发明所提供的汽轮机铸件用耐热钢按质量百分含量包括如下化学元素：c0.04～0.15％，si0.05～0.60％，mn0.20～0.80％，cr8.50～10.00％，co2.50～3.60％，w2.00～3.00％，v0.10～0.40％，nb0.03～0.12％，n0.002～0.030％，b0.004～0.018％，ni0.01～0.30％，al≤0.02％，ti≤0.02％，sn≤0.02％，杂质≤0.05％，fe80～86％，b的质量百分含量和n的质量百分含量比例为0.2～6.0。在汽轮机铸件用耐热钢中添加微量b元素可以显著提高其高温蠕变强度；n元素在汽轮机铸件用耐热钢中主要与添加的v、nb元素形成弥散的mx型沉淀相而起到沉淀强化的效果；当b和n元素含量过高时，极易在正火处理过程中在耐热钢内产生粗大的具有极高热稳定性的bn沉淀相，在1200℃时仍不发生溶解，降低晶界强度，恶化蠕变性能。所以b和n的质量百分含量很重要，本发明人在大量的实验基础上，发现本发明中当b的质量百分含量和n的质量百分含量比例为0.2～6.0时，配合前述质量百分含量的其他化学元素，得到的汽轮机材料的耐高温性能更好。本发明所提供的汽轮机铸件用耐热钢中，所述的杂质包括p和/或s。s是钢中一种有害杂质元素，主要是降低钢的热塑性，影响热加工性，降低耐腐蚀性，特别是对热塑性不利。因为硫偏聚晶界，降低晶界结合力，致使高温持久强度降低。p是钢中一种有害的杂质元素，特别高时会使钢产生一定的脆性。钢中有害杂质元素对耐热钢及合金的力学性能有不利影响，p和s作为杂质元素应尽量降低其含量。本发明所提供的汽轮机铸件用耐热钢中，以汽轮机铸件用耐热钢的总质量为基准计，所述p、s对应的质量百分数分别是：p≤0.030％，s≤0.020％。本发明所提供的汽轮机铸件用耐热钢中，优选地，所述耐热钢按质量百分含量包括如下化学元素：c0.05～0.14％，si0.10～0.50％，mn0.30～0.80％，cr8.50～9.80％，co2.60～3.30％，w2.10～2.90％，v0.10～0.30％，nb0.04～0.10％，n0.003～0.025％，b0.006～0.015％，ni0.01～0.20％，al≤0.02％，ti≤0.02％，sn≤0.02％，杂质≤0.035％，fe81～86％，b的质量百分含量和n的质量百分含量比例为0.3～4.0。本发明所提供的汽轮机铸件用耐热钢中，优选地，所述的杂质包括p和/或s，以汽轮机铸件用耐热钢总质量为基准计，所述p、s质量百分数分别是p≤0.020％，s≤0.015％。表1为本发明汽轮机铸件用耐热钢与zg12cr10mo1w1vnbn及zg12cr9mo1vnbn的化学成分对比。表1化学成分对比(wt.％)元素本发明耐热钢zg12cr10mo1w1vnbnzg12cr9mo1vnbnc0.04～0.150.11～0.140.11～0.14si0.05～0.600.20～0.400.20～0.50mn0.20～0.800.80～1.200.40～0.80p≤0.030≤0.020≤0.020s≤0.020≤0.010≤0.010cr8.50～10.009.20～10.208.00～9.50co2.50～3.60--w2.00～3.000.95～1.05-mo-0.90～1.050.90～1.05v0.10～0.400.18～0.250.18～0.25nb0.03～0.120.05～0.080.05～0.08n0.002～0.0300.040～0.0600.040～0.060b0.004～0.018--ni0.01～0.300.60～0.80≤0.40al≤0.02≤0.020≤0.020ti≤0.02--sn≤0.02--本发明与现有的铸件材料zg12cr10mo1w1vnbn及zg12cr9mo1vnbn相比，成分特点是不含mo元素，添加了co和b元素，提高了w元素的含量，降低了c、n和ni元素的含量，并调整了n和b元素的比例关系，提高了高温蠕变强度。其次说明根据本发明第二方面的汽轮机铸件用耐热钢的制备方法。在本发明提供前述汽轮机铸件用耐热钢的制备方法，包括经过熔炼、精炼、砂型浇铸并进行正火及回火热处理。所述正火温度选自1100℃-1200℃，所述回火温度选自700℃-800℃。本发明第三方面提供汽轮机铸件用耐热钢在汽轮机领域的用途，本发明所提供的汽轮机铸件用耐热钢可以被用于制备汽轮机铸件，制备获得的汽轮机铸件在650℃及650℃以下的高温环境中具有良好的性能，可以满足工作温度为650℃及650℃以下的汽轮机的使用要求。以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。实施例1汽轮机铸件用耐热钢的制备方法：首先根据理论计算将一定量的合金作为炉料加入电弧炉熔炼，再经精炼，砂型浇铸并进行正火及回火热处理，其中正火温度1100℃-1200℃，回火温度选自700℃-800℃。然后取样进行化学成分，其化学成分分析结果如表2所示，单位为质量％。均满足化学成分指标要求。表2实施例1汽轮机铸件用耐热钢的化成分分析结果(质量％)实施例2汽轮机铸件用耐热钢的制备方法：首先根据理论计算将一定量的合金作为炉料加入电弧炉熔炼，再经精炼及脱气，砂型浇铸并进行正火及回火热处理，其中正火温度1100℃-1200℃，回火温度选自700℃-800℃。然后取样进行化学成分，其化学成分分析结果如表3所示，单位为质量％。均满足化学成分指标要求。表3实施例2汽轮机铸件用耐热钢的化学成分分析结果(质量％)本发明耐热钢实施例2c0.04～0.150.12si0.05～0.600.41mn0.20～0.800.55p≤0.0300.002s≤0.0200.001cr8.50～10.008.60co2.50～3.602.71w2.00～3.002.84v0.10～0.400.21nb0.03～0.120.04n0.002～0.0300.015b0.004～0.0180.013ni0.01～0.300.05al≤0.020.01ti≤0.020.01sn≤0.020.01fe80～86％84.4表4实施例1及实施例2汽轮机铸件用耐热钢的力学性能对实施例1和实施例2铸件用耐热钢材料按照gb/t2039标准进行了蠕变断裂强度试验，然后按照gb/t2039标准中规定的外推方法推导出650℃/10万小时条件下的蠕变断裂强度极限ru100000/650，并与zg12cr10mo1w1vnbn及zg12cr9mo1vnbn在650℃/10万小时条件下的蠕变断裂强度进行比较。本发明材料蠕变断裂强度外推值高于80mpa，对比铸件材料zg12cr10mo1w1vnbn和zg12cr9mo1vnbn的蠕变断裂强度外推值提高了70％以上，强化效果明显。当前第1页12