本发明涉及650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料及其制备方法。
背景技术：
提高蒸汽参数可以显著提高机组效率、大大降低co2气体排放。目前，投入商业运行的超超临界汽轮机进汽温度已经达到620℃，正在研发650℃甚至更高参数的超超临界汽轮机。阀杆、衬套、阀座等阀芯部件与蒸汽直接接触，要求用材具有极好的高温力学性能和抗氧化性能。ni基合金具有优异的高温性能和抗氧化性能，是超过620℃的超超临界汽轮机阀芯部件普遍采用的材料，但是ni基合金存在制造难度大、交货周期长、成本高等缺点。
技术实现要素：
本发明是要解决现有650℃超超临界汽轮机阀芯部件材料制造难度大、交货周期长、成本高的问题，而提供650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料及其制备方法。
本发明650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料，其化学组分包括c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb、n、fe；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
上述650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的制备方法是按以下步骤进行：
按照化学组分c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb、n、fe，采用相应原料铸造成胚料，采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼，得到钢锭，将钢锭进行热处理，得到650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
本发明650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料，其化学组分包括c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb+ta、n、fe；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb+ta：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
上述650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的制备方法是按以下步骤进行：
按照化学组分c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb+ta、n、fe，采用相应原料铸造成胚料，采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼，得到钢锭，将钢锭进行热处理，得到650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb+ta：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
本发明的有益效果：
本发明材料具有优异的高温性能、抗氧化性能，特别是塑韧性好，冲击性能高，特别适用制造阀杆、阀座等在高温、高冲击力下工作的阀芯部件，能够解决650℃超超临界汽轮机阀芯部件用短周期、低成本用材问题；其室温性能：rp0.2≥255mpa，rm≥540～740mpa，a≥30％；冲击性能akv：≥50j；高温拉伸性能：600℃：rp0.2≥147mpa；650℃：rp0.2≥142mpa。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料，其化学组分包括c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb、n、fe；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
具体实施方式二：本实施方式650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的制备方法是按以下步骤进行：
按照化学组分c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb、n、fe，采用相应原料铸造成胚料，采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼，得到钢锭，将钢锭进行热处理，得到650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼是先采用电弧炉在温度为1570～1680℃的条件下进行初炼得到熔体；然后将熔体做成电极棒，在温度为1560～1600℃的条件下进行电渣重熔。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是：所述热处理是将钢锭在温度为1100～1150℃的条件下保温1h，空冷；然后将温度从1100～1150℃降至750～880℃，在温度为750～880℃的条件下保温4h，空冷，即完成热处理。其他与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料，其化学组分包括c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb+ta、n、fe；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb+ta：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
具体实施方式六：本实施方式650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的制备方法是按以下步骤进行：
按照化学组分c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb+ta、n、fe，采用相应原料铸造成胚料，采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼，得到钢锭，将钢锭进行热处理，得到650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料；所述化学组分质量百分比为c：0.04～0.1％，si：≤0.6％，mn：≤1.50％，p：≤0.03％，s：≤0.015％，cr：15～17％，ni：12～15％，mo：1～1.5％，v：0.5～0.8％，nb+ta：0.4～1.2％，n：0.05～0.15％和余量的fe。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼是先采用电弧炉在温度为1570～1680℃的条件下进行初炼得到熔体；然后将熔体做成电极棒，在温度为1560～1600℃的条件下进行电渣重熔。其他与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：所述热处理是将钢锭在温度为1100～1150℃的条件下保温1h，空冷；然后将温度从1100～1150℃降至750～880℃，在温度为750～880℃的条件下保温4h，空冷，即完成热处理。其他与具体实施方式六或七相同。
通过以下实施例验证本发明的效果：
实施例一：650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的制备方法是按以下步骤进行：按照化学组分c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb、n、fe，采用相应原料铸造成胚料，采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼，得到钢锭，将钢锭进行热处理，得到650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料；所述化学组分质量百分比为c：0.07％，si：0.3％，mn：0.9％，p：0.019％，s：0.01％，cr：16％，ni：14％，mo：1.3％，v：0.65％，nb：0.8％，n：0.1％和余量的fe；所述采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼是先采用电弧炉在温度为1570～1680℃的条件下进行初炼得到熔体；然后将熔体做成电极棒，在温度为1560～1600℃的条件下进行电渣重熔；所述热处理是将钢锭在温度为1125℃的条件下保温1h，空冷；然后将温度从1125℃降至760℃，在温度为760℃的条件下保温4h，空冷，即完成热处理。
经检测所得650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的室温性能：rp0.2：325mpa，rm：630mpa，a：52％；冲击性能akv：120j；高温拉伸性能：600℃：rp0.2：200mpa；650℃：rp0.2：180mpa。
实施例二：650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的制备方法是按以下步骤进行：按照化学组分c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、nb+ta、n、fe，采用相应原料铸造成胚料，采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼，得到钢锭，将钢锭进行热处理，得到650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料；所述化学组分质量百分比为c：0.077％，si：0.3％，mn：0.9％，p：0.019％，s：0.01％，cr：16％，ni：14％，mo：1.3％，v：0.65％，nb+ta：0.8％，n：0.1％和余量的fe；所述采用电炉+电渣重熔冶炼进行冶炼是先采用电弧炉在温度为1570～1680℃的条件下进行初炼得到熔体；然后将熔体做成电极棒，在温度为1560～1600℃的条件下进行电渣重熔；所述热处理是将钢锭在温度为1125℃的条件下保温1h，空冷；然后将温度从1125℃降至760℃，在温度为760℃的条件下保温4h，空冷，即完成热处理。
经检测所得650℃超超临界汽轮机阀芯部件用奥氏体不锈钢材料的室温性能：rp0.2:330mpa，rm：650mpa，a:51.5％；冲击性能akv：115j；高温拉伸性能：600℃：rp0.2：205mpa；650℃：rp0.2≥200mpa。