1227汽輪機葉片選材及熱處理工藝

1、1227汽輪機葉片選材及熱處理 工藝一、引言1二、設(shè)計任務(wù)1三、工況分析2四、失效分析及性能要求3（一）汽輪機葉片的失效分析 3（二）性能要求4五、選材及優(yōu)化4（一）銘不銹鋼4（二）強化型銘不銹鋼4（三）低合金珠光體耐熱鋼 5（四）鋁合金和鈦合金6（五）優(yōu)化6六、確定尺寸和熱處理工藝 6（一）熱處理工藝 7（二）組織及熱處理工藝分析 9七、工藝流程及工藝卡片10八、成品檢驗 11（一）硬度檢驗11（二）金相檢驗11結(jié)論11參考文獻(xiàn)11引言12汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶螺旋槳等。 還可以利用汽輪

2、機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。汽輪機主要 應(yīng)用于電力工業(yè)、船舶工業(yè)、水泥、化工、石油、冶金、重型機械等領(lǐng)域。汽輪機是一種旋轉(zhuǎn)式的流體動力機械，它直接起著將蒸汽或燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)變 為機械能的作用。而葉片是汽輪機的“心臟”，是汽輪機中極為主要的零件。葉 片一般都處在高溫，高壓和腐蝕的介質(zhì)下工作。動葉片還以很高的速度轉(zhuǎn)動。在 大型汽輪機中，葉片頂端的線速度已超過600m/s因此葉片還要承受很大的離心應(yīng) 力。葉片不僅數(shù)量多，而且形狀復(fù)雜，加工要求嚴(yán)格。葉片的加工工作量很大， 約占汽輪機、燃?xì)廨啓C總加工量的四分之一到三分之一。葉片的加工質(zhì)量直接影 響到機組的運行效率和可靠行，而葉片的質(zhì)量和

3、壽命與葉片的加工方式有著密切 的關(guān)系。所以，葉片的加工方式對汽輪機的工作質(zhì)量及生產(chǎn)經(jīng)濟性有很大的影響。 這就是國內(nèi)外汽輪機行業(yè)為什么重視研究葉片加工的原因。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,葉片的加工手段也是日新月異，先進(jìn)的加工技術(shù)正在廣泛采用。要滿足不斷提高 僅使用性能需求僅僅依靠新型葉片材料的應(yīng)用仍然很難滿足，必須將各種熱處理 技術(shù)應(yīng)用到汽輪機葉片的制造當(dāng)中才能達(dá)到對葉片具高效率、高精度和高壽命的 要求。二、設(shè)計任務(wù)先通過對汽輪機的學(xué)習(xí)，了解其工作條件及內(nèi)外部構(gòu)造，繼而對汽輪機葉片 所處的周邊環(huán)境有所了解，從而知道其工作條件。再對汽輪機葉片的工作環(huán)境和 工作條件（包括蒸汽或燃?xì)馀c葉片的相互作用、工作溫度

4、、旋轉(zhuǎn)速度、葉片受力 情況等）進(jìn)行分析，通過分析和研究得出的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，以確定汽輪機葉片的主 要失效形式，并通過對數(shù)據(jù)和結(jié)果的分析得出汽輪機葉片的失效原因。再由失效 形式和失效原因確定出汽輪機葉片正常工作時應(yīng)滿足的性能要求。再根據(jù)汽輪機 葉片材料的性能要求，通過查閱資料和實驗研究初步選定出三種以上符合要求的 材料，再結(jié)合材料的性能、工藝性和經(jīng)濟性及汽輪機葉片材料的性能要求對所選 材料進(jìn)行綜合分析，最終確定出最佳材料。確定出最佳材料后再根據(jù)最佳材料確 定汽輪機葉片的尺寸和熱處理工藝，根據(jù)熱處理工藝及汽輪機葉片尺寸畫出工藝 流程圖并制作出工藝卡片，以及為了保證汽輪機葉片的質(zhì)量確定出組織檢驗方法。三

5、、工況分析首先葉片是汽輪機中將汽流的動能轉(zhuǎn)換為有用功的重要部件，其工作環(huán)境極其 惡劣，且每一級葉片的工作條件均不相同。初始幾級動葉片除在高溫過熱蒸汽中工 作外 同時還承受著最大的靜應(yīng)力、動應(yīng)力及交變應(yīng)力的作用，一般發(fā)生高溫氧化腐蝕、磨蝕和高溫蠕變破壞。隨著過熱蒸汽的膨脹作功，蒸汽溫度逐漸降低，最后幾級葉片雖然工作溫度較低（60C110c，但葉片卻承受蒸汽中夾雜的水滴的沖刷，造成水沖蝕。另外，運行過程中沉積在葉片上可溶性鹽垢（如鈉鹽）吸收蒸汽由于溫度降低 冷凝出來的水份形成腐蝕性電解液覆在葉片表面，造成電化學(xué)腐蝕與此同時，由于末 級葉片尺寸較大，在高速旋轉(zhuǎn)中（約3000r/min）產(chǎn)生很大的離心

6、力，另外葉片還受蒸汽 不穩(wěn)定的周期性擾動力作用產(chǎn)生振動。末級葉片在離心力，葉片振動以及水沖刷的復(fù) 雜應(yīng)力狀態(tài)下，加上工作于具有腐蝕性的環(huán)境下，往往產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，腐蝕疲勞，疲勞 等破壞。實際失效的葉片常常是上述多種破壞方式復(fù)合的結(jié)果。其次每一級葉片的工作溫度都不相同。并且工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速或濕蒸 汽區(qū)等惡劣環(huán)境中，經(jīng)受著離心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蝕和振動以及濕蒸汽區(qū) 高速水滴沖蝕的共同作用。最后按照葉片的工作條件可分為動葉和靜葉兩種。汽輪機葉片，特別是動葉片所處的工作條件是極其惡劣的。主要表現(xiàn)在每一級葉片的工作溫度都不相同。第一級 葉片所處的溫度最高，接近于進(jìn)口蒸汽溫度，隨后由于蒸汽逐

7、級作功，溫度逐級降低， 直到末級葉片將降到100c以下。另外葉片是在運動著的水蒸汽介質(zhì)中工作，其中多數(shù)是在過熱蒸汽中工作而末級葉片是在潮濕蒸汽中工作，過熱蒸汽中含有氧會造成高溫氧化腐蝕，使葉片的疲勞強度降低。在濕蒸汽區(qū)可溶性鹽垢吸收水珠成為電解液 造成電化學(xué)腐蝕，此外濕蒸汽區(qū)的游離水分子由于過冷凝結(jié)成水滴，沖擊動葉進(jìn)汽側(cè)背弧面造成水沖蝕。汽輪機工作過程中，動葉片還承受著最大的靜應(yīng)力、動應(yīng)力及交 變應(yīng)力。主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時作用在葉片上的離心力所引起的拉應(yīng)力，汽流的作用產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和扭力以及葉片受激振力的作用產(chǎn)生強迫振動的交變應(yīng)力，所有這些惡劣的工作環(huán)境，都將促使葉片失效斷裂，個別葉片斷裂后，具

8、碎片可將相鄰或下一 級的葉片打壞，使轉(zhuǎn)子失去平衡而無法工作。為使汽輪機長期安全運行，在機組檢修 時應(yīng)十分重視葉片的質(zhì)量檢驗，對斷裂失效葉片應(yīng)分析斷裂原因，采取防患措施延長葉片使用壽命。四、失效分析及性能要求（一）汽輪機葉片的失效分析汽輪機葉片工作環(huán)境惡劣，而不同的工作區(qū)葉片所處的工作環(huán)境不同，由此造成 不同的失效方式。工作于高溫高壓干燥過熱蒸汽中的高、中壓缸葉片，雖然失效形式多種多樣但究其本質(zhì)可大致歸結(jié)為兩類：腐蝕類和疲勞類。1 .腐蝕類研究表明，與腐蝕有關(guān)的失效（包括電化學(xué)腐蝕，應(yīng)力腐蝕，腐蝕疲勞）約占葉片 失效的3%,而由純疲勞引起的失效占12%，其它各種因素引起的失效占5%。而腐蝕 類又

9、可大致細(xì)分為電化學(xué)腐蝕，應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞。為了防止汽輪機葉片的腐蝕，良好的水化學(xué)控制是被人公認(rèn)的。給水中雜質(zhì)的濃 度有嚴(yán)格的控制。但是，即使在停機和運行期間進(jìn)入汽輪機的雜質(zhì)非常少，它也能在 機組運行的時候被濃縮到有害水平。有害的沉積物從濕蒸汽中吸收水份將形成具有 一定濃度的腐蝕性電解液并覆于葉片鈍化膜的表面。當(dāng)鈍化膜由于某種原因發(fā)生破 損或產(chǎn)生缺陷，裸露于腐蝕液中的金屬微區(qū)將和整個葉片的鈍化膜保護(hù)區(qū)構(gòu)成一個 小陽極大陰極的腐蝕電池，裸露的金屬微區(qū)如果其鈍化膜得不到迅速修復(fù)，將由于陽極溶解被不斷地腐蝕掉。此時整個葉片的腐蝕速率也許不會很大，但裸露金屬微區(qū) 處將因為大的陽極腐蝕電流而使其腐蝕速率

10、被大大地加快。末級葉片電化學(xué)腐蝕最 突出的表現(xiàn)是點蝕，而整體腐蝕的情況極少見。末級葉片在運轉(zhuǎn)期間，本身質(zhì)量引起大的離心力，葉片型線重心不在一條直線上 引起的彎曲應(yīng)力，振動引起的動應(yīng)力，蒸汽沖擊引起的彎曲應(yīng)力以及機械加工和熱處 理引起的殘余應(yīng)力，使葉片處于十分復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下。這些應(yīng)力的綜合作用，往往造成較大的拉應(yīng)力，在富氯含氧的環(huán)境下葉片就會發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞。因而通過作用 于裂紋尖端高應(yīng)力區(qū)使裂紋擴展速率增大而導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破壞。腐蝕疲勞對高、中壓缸中各級葉片的影響不大 ，但對在低壓缸中開始形成冷凝處 的末級和次末級葉片的影響極大點蝕一再被認(rèn)為是最易造成腐蝕疲勞破壞的前兆，許多葉片失效分析也證明

11、了這一點。點蝕坑不僅使葉片的實際強度下降，而且還導(dǎo)致應(yīng)力集中，在低周應(yīng)力范圍內(nèi)能成為裂紋的核心。裂紋一般由坑底部萌生 ，呈多源狀。 在腐蝕性環(huán)境中（比如含氯離子環(huán)境，濕蒸汽等環(huán)境下），裂紋擴展較其在空氣環(huán)境下 要快幾個數(shù)量級，故造成腐蝕疲勞。2 .疲勞類末級長葉片的斷裂和損傷可能由許多與腐蝕無關(guān)的其它原因所引起。葉片調(diào)頻不準(zhǔn)和存在應(yīng)力集中是結(jié)構(gòu)上和工藝上常見的毛病。調(diào)頻不準(zhǔn)使葉片振動嚴(yán)重 ，為葉 片疲勞失效創(chuàng)造了條件，水沖蝕常使葉片有效強度下降且在水蝕坑處造成應(yīng)力集中，另外由于操作人員的錯誤操作（碰撞、進(jìn)水），加上結(jié)構(gòu)和制造上的缺陷往往容易造成 末級葉片的高周疲勞失效。葉片在汽輪機停過中，承受

12、低頻高應(yīng)變疲勞即低周疲勞破 壞。關(guān)干低周疲勞對葉片壽命損傷的研究目前報道的不多，但在起停頻繁的機組上這 個問題不容忽視。（二）性能要求(a) (b) (c) (d) (e)根據(jù)對汽輪機葉片失效的分析，對汽輪機葉片用鋼的性能提出以下要求: 應(yīng)具有足夠的室溫和高溫機械性能;良好的耐蝕性和抗沖蝕性；良好的減振性；優(yōu)良的冷、熱加工工藝性能高的斷裂韌性；五、選材及優(yōu)化（一）銘不銹鋼牌號：1CU3 和 2CU3:熱處理工藝：在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。1CU3: 10001050c油淬,700750c回火；2CU3: 9501000c油淬，640720c 回火。金相組織：1CU3:回火索氏體+少量鐵素體；2CU3:

13、回火索氏體。優(yōu)點：在室溫和工作溫度下具有足夠的強度，還具有很好的耐腐蝕性能和減 振性。缺點：當(dāng)溫度超過500c時，熱強性明顯下降，使用工作溫度在450500c以 下。1CU3鋼若鍛造或淬火溫度過高，奧氏體晶粒粗大，有大量塊狀鐵素體生成， 振動衰減率和沖擊韌性降低。銘不銹鋼抗水沖蝕的能力較差。（二）強化型銘不銹鋼牌號：2CU2NiMo1W1V2Cr12NiMolWlV鋼作為GB873288汽輪機葉片用鋼標(biāo)準(zhǔn)的一個專用鋼 種和GB1221標(biāo)準(zhǔn)中的2CU2NiMolWlV 鋼種相比，其 Cr、Mo、W、V和P、S 的含量控制范圍要求更嚴(yán)格一些，從而中和力學(xué)性能也更好一些，兩種鋼的化學(xué) 成分。熱處理規(guī)

14、范及力學(xué)性能指標(biāo)的比較見表1和表2。表 1 2Cr12NiMo1W1V 和 2Cr12NiMoWV 化學(xué)成分對比標(biāo)準(zhǔn)號鋼號化學(xué)成分wt/ %CSiMnPSNiCrMoVMGB7321 882Cr12NiMo1W1V0.200.500.500.0300.5011.00一12.500.90一1.250.20一0.300.90 T1.25GB1221 922Cr120.251.000.0300.0301.0011.000.751.250.200.400.71.GB1221 84NiMoWV13.00025表2 2Cr12NiMo1W1V鋼和2Cr12NiMoWV 鋼處理規(guī)范和力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)號鋼號熱處理

15、規(guī)范經(jīng)調(diào)質(zhì)的力學(xué)性能退火C高溫回火C調(diào)質(zhì)00.2ob5sak淬火C回火C退火后硬度HB試樣硬度HBMPaMPa%J不少于GB732 882Cr12NiMo1W1V860一930緩冷750一770快冷980一1040油650一750 空冷/277 3117609301232GB1221一922Cr12NiMoWV830一930緩冷/1020 一1070 油冷 或空 冷600以上空冷< 269< 3417358851025GB1221一84735883（三）低合金珠光體耐熱鋼牌號：20CrMo、24CrMoV該類鋼特點是合金元素含量較低， 比較經(jīng)濟，工藝性能良好，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后 強度、

16、塑韌性都比較滿意，主要用于制造在 450c以下的中壓汽輪機的壓力級各 級動葉片和隔板靜葉片。（四）鋁合金和鈦合金這類合金的特點是鋁合金和鈦合金比重小，耐蝕性好，具有一定的強度，在 國外已成功用于制造大功率汽輪機的長葉片。鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)，加入少量鋁、 皓、錫、銳和鋁等，比重僅為 4.5,比鋼輕45%左右。室溫機械性能很高，具有 良好的抗蝕性能。缺點：但是鈦合金工藝性能很差，對應(yīng)力集中比較敏感，減振 性比馬氏體鋼低，成本比較高。（五）優(yōu)化汽輪機葉片用鋼應(yīng)選用具有良好的耐蝕性和抗沖蝕性以及良好的減振性高的 斷裂韌性和優(yōu)良的冷、熱加工工藝性能并且具有足夠的室溫和高溫機械性能。對 一般的銘不銹鋼而言

17、，雖然在室溫和工作溫度下具有足夠的強度，還具有很好的 耐腐蝕性能和減振性，但當(dāng)溫度超過 500c時，熱強性明顯下降，使用工作溫度 在450500c以下。其中的1CU3鋼若鍛造或淬火溫度過高，奧氏體晶粒粗大， 有大量塊狀鐵素體生成，振動衰減率和沖擊韌性降低。而且抗水沖蝕的能力較差。 對強化型銘不銹鋼而言通過合金屬元素的加入，對其性能起到了決定作用，彌補 了普通銘不銹鋼的一些不足，使其性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。對低合金珠光體耐熱鋼 而言，雖然合金元素含量較低，比較經(jīng)濟，工藝性能良好，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后強度、 塑韌性都比較滿意，但只適合制造主要用于制造在450C以下的中壓汽輪機的壓力級各級動葉片和隔板靜葉片。

18、對溫度要求高的場合則不適用。對鋁合金和鈦合 金而言，雖然耐蝕性好，具有一定的強度，但鈦合金工藝性能很差，對應(yīng)力集中 比較敏感，減振性比馬氏體鋼低，成本比較高。綜合以上論述，2CU2NiMolWlV 鋼是最佳的選擇。六、確定尺寸和熱處理工藝（一）熱處理工藝2Cr12NiMolWlV鋼是一種高溫馬氏體不銹鋼，作為葉片專用鋼，要獲得較滿意 的綜合力學(xué)性能，受到諸多因素制約。熱處理過程無疑是最關(guān)鍵的因素之一。常規(guī) 做法是：葉片胚料鍛后先做等溫退火，然后調(diào)質(zhì)。2CU2NiMolWlV鋼基本采用GB873288標(biāo)準(zhǔn)推薦的熱處理規(guī)范，見表3。1 .等溫退火等溫退火與完全退火和不完全退火的區(qū)別在于，奧氏體化后

19、不是隨爐冷卻而 是冷至適當(dāng)溫度保溫，使奧氏體在這個溫度下進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，形成珠光體。這些 鋼采用完全退火或不完全退火來獲得珠光體組織是十分困難的，因為奧氏體化后 必須非常緩慢地冷卻才能在連續(xù)冷卻過程中完成珠光體轉(zhuǎn)變，否則便于工作會形 成馬氏體，使鋼變硬，無法進(jìn)行切削加工。所以在對熱處理中等溫退火和完全及 不完全退火的對比中選擇了等溫退火。表3 2Cr12NiMolWlV 鋼熱處理規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)號鋼號熱處理規(guī)范經(jīng)調(diào)質(zhì)的力學(xué)性能退火C高溫回火C調(diào)質(zhì)00.2b5sak淬火C回火C退火后硬度HB試樣硬度HBMPaMPa%J不少于GB732 882Cr12NiMo1W1V860一930緩冷750一770快冷98

20、0一1040油650一750 空冷/277 3117609301232這這樣低的冷卻速度在實際生產(chǎn)條件下卻是很難實現(xiàn)的。而且即使能夠設(shè)法實 現(xiàn)，生產(chǎn)周期也顯得過長，極不經(jīng)濟。采用等溫退火，使奧氏體在既能轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕?不太高的珠光體，完成轉(zhuǎn)變所需時間又不太長的溫度下進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，不但方便易 行，而且可以縮短生產(chǎn)周期。等溫退火還有一個優(yōu)點，那就是等濁轉(zhuǎn)變形成的組織 比較均勻，不象連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變那樣，在較高溫度下與低較溫度下形成不完全相同的 組織。等溫退火的加熱規(guī)范和完全退火或不完全退火相同。使奧氏體發(fā)生等溫轉(zhuǎn)變 的溫度和保溫時間應(yīng)根據(jù)鋼的TTTS選定。選擇的原則是在保證鋼的硬度合乎要求的 前提下，奧氏

21、體能在較短時間內(nèi)完成球光體轉(zhuǎn)變。由加熱溫度冷至等溫轉(zhuǎn)變溫度的 冷卻速度無關(guān)緊要。在不考慮內(nèi)應(yīng)力問題時，等溫轉(zhuǎn)變結(jié)束后即可出空冷。具等溫 退火工藝曲線圖1。2 .機械加工過程去應(yīng)力退火汽輪機葉片在機械加工過程中，由于刀具擠壓、切削熱等影響，使模具內(nèi)部組 織發(fā)生不均勻的體積變化，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的存在，使內(nèi)部組織處于一種極不 穩(wěn)定的狀態(tài)，有著強烈恢復(fù)到無應(yīng)力狀態(tài)的傾向。在內(nèi)應(yīng)力不斷釋放的過程中，汽 輪機葉片的形狀發(fā)生改變，原有的加工精度逐漸喪失，對機械加工后內(nèi)應(yīng)力沒有完 全釋放的汽輪機葉片在隨后的淬火處理時會發(fā)生更大的變形或淬火裂紋，因此在機 械加工過程中應(yīng)及時進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。2CU2NiM

22、olWlV汽輪機葉片用鋼的去應(yīng)力退火曲線如圖2示。冷卻至室溫時間圖1 2Cr12NiMolWlV鋼等溫退火工藝曲線圖保溫3-4h爐冷時間（h）圖2 2Cr12NiMolWlV 鋼去應(yīng)力退火工藝曲線3 .調(diào)質(zhì)高溫回火后得到回火索氏體組織。工件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱 為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)后，汽輪機葉片具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。因汽輪機葉片承受著最 大的靜應(yīng)力、動應(yīng)力和交變應(yīng)力，對其所要求的性能也就很高，大都在比較大的 動載荷作用下工作，它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)或剪切的作用，有的表 面還具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。因此汽輪機葉片應(yīng)具有優(yōu)良的綜合力 學(xué)性能，即高強度和高韌性的適當(dāng)配合，以

23、保證其長期順利工作。其調(diào)質(zhì)工藝圖 見圖3和圖4。溫度。圖4 2Crl2NiMalWlV鋼淬火工藝曲線圖4 .成型零件的表面強化由于葉片工作區(qū)為濕蒸汽區(qū)，且含有大量水滴，在很高的輪周速度及離心力下沖蝕葉片，使葉片頂部進(jìn)氣邊產(chǎn)生點蝕而失效 ，葉片抗水蝕能力的高低直接影響到汽 輪機的工作效率及安全運行。為提高葉片的抗水蝕能力，目前主要有以下幾種工藝方 法：(1)火焰淬火強化：在葉片出汽邊火焰加熱淬火，該方法工藝較簡單但溫度不易 控制，易產(chǎn)生變形、裂紋、硬度不均勻等問題；(2)高頻感應(yīng)加熱淬火：該工藝采用感應(yīng)加熱后低溫回火，產(chǎn)生2 6 mm厚回 馬氏體，可提高效率，但感應(yīng)加熱設(shè)備復(fù)雜，尤其使感應(yīng)圈設(shè)計

24、和制作復(fù)雜，但也存 變形等問題。(3)局部加覆蓋層：在進(jìn)氣邊的局部位置覆蓋一層新合金 ，采用的工藝方法有 釬焊司太立合金片、熱噴涂、堆焊、電鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、涂料與涂裝等。該類方法 存在工藝復(fù)雜、殘余應(yīng)力大、覆蓋層易脫落等問題。(二)組織及熱處理工藝分析2Cr12NiMoWV 鋼1020c的淬火組織為板條馬氏體和少量分布在原奧氏體晶界 上的未溶碳化物由于VM有良好的抗過熱敏感性，淬火硬度一般開始隨淬火溫度的升 高而提高，當(dāng)溫度升高到1070c左右達(dá)到最大值，再提高淬火溫度，硬度增加很少 而晶粒開始長大。在淬火冷卻時，應(yīng)以較快的冷速冷卻，以防止共析碳化物的析出。 為得到較好的綜合性能和穩(wěn)定的組織

25、2Cr12NiMolWlV鋼一般采用高溫回火，得到回 火索氏體。對2CU2NiMolWlV如果降低Cr的含量提高V的含量，使鋼在回火時析出以VC 主的高度彌散的碳化物，降低高溫下不穩(wěn)定的 Cr的含量，可以提高其使用溫度及高 溫性能。七、工藝流程及工藝卡片工藝流程：鍛造一等溫退火一高溫回火一粗加工一去應(yīng)力退火一淬火一高溫回 火一精加工一檢驗一表面強化熱處理一裝配。為保證2CU2NiMolWlV鋼汽輪機葉片內(nèi)部組織致密，碳化物及流線分布合理， 消除材料物理性能方向性，汽輪機葉片都需采用鍛造方法準(zhǔn)備毛坯。但鍛造后內(nèi)部 組織變成不穩(wěn)定的結(jié)晶，硬度高、力學(xué)性能差，切削困難，內(nèi)應(yīng)力大，在加工過程 中和隨后

26、的淬火處理時容易產(chǎn)生較大的變形和淬裂，因此應(yīng)及時進(jìn)行等溫退火處理。2Cr12NiMolWlV鋼汽輪機葉片在機械加工過程中，由于刀具擠壓、切削熱等影 響，使模具內(nèi)部組織產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而使內(nèi)部組織處于一種極不穩(wěn)定的狀態(tài)，有著強烈恢復(fù)到無應(yīng)力狀態(tài)的傾向。在內(nèi)應(yīng)力不斷釋放的過程中，汽輪機葉片的形狀發(fā) 生改變，原有的加工精度逐漸喪失；對機加后內(nèi)應(yīng)力沒有完全釋放的葉片，在隨后 的淬火處理時會發(fā)生更大的變形或淬火裂紋，因此在機械加工過程中應(yīng)及時進(jìn)行去 應(yīng)力退火處理。由于汽輪機葉片形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高，因此精加工通常放在淬火、回 火后進(jìn)行。工藝卡片見附圖。八、成品檢驗（一）硬度檢驗使用洛氏硬度計對汽輪機

27、葉片表面進(jìn)行硬度檢驗，檢驗其硬度是否合格，要求 硬度277311HB。若硬度過高，則進(jìn)行高溫回火，降低其硬度。硬度過低，則低溫 回火，使其硬度提高。（二）金相檢驗使用金相顯微鏡對汽輪機葉片表面進(jìn)行金相檢驗，主要檢查材料晶界上碳化物的卜析、分布狀態(tài)、晶料度以及晶粒間夾雜等。組織缺陷及解決辦法：1 .帶狀偏析由于碳及合金元素的嚴(yán)重偏析，特別是銘元素的作用。2Cr12NiMolWlV有時出現(xiàn)共晶碳化物，可通過高溫長期擴散退火消除。2Cr12NiMolWlV中普遍存在碳化物帶狀偏析，通過高溫擴散退火能減少成分偏析，提高化學(xué)成分和組織的均勻性。利用電渣重熔和真空白耗熔煉壓鑄模具鋼，以及利用稀土變質(zhì)模具鋼

28、，2Cr12NiMolWlV鋼的合金元素偏析現(xiàn)象明顯減弱，可大幅度提高模具鋼的沖擊韌度。2 .雜質(zhì)富集帶一般失效的2CU2NiMolWlV中可看到雜質(zhì)富集帶，它集中在碳化物偏析帶內(nèi)，常與共晶碳化物伴生。提高2Cr12NiMolWlV鋼的清潔度，采用電渣重熔或爐外精煉 工藝，可降低有害雜質(zhì)含量，特別是 S、P的含量，是改善2Cr12NiMolWlV鋼抗熱裂 和早期脆性開裂及2Cr12NiMolWlV鋼汽輪機葉片壽命的重要途徑。結(jié)論1 .通過對汽輪機葉片的工況的分析知道了汽輪機的每一級葉片的工作溫度都不相同并且工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速或濕蒸汽區(qū)等惡劣環(huán)境中，經(jīng)受著離心力、蒸汽力、 蒸汽激振力、腐蝕和振動以及濕蒸汽區(qū)高速水滴沖蝕的共同作用。從而得到了汽輪 機葉片的的兩種失效形式即腐蝕類和疲勞類2 .在對工況和失效形式的分析后我們對汽輪機葉片用鋼的性能提出了要求，汽輪機葉片應(yīng)具有足夠的室溫和高溫機械性能和良好的耐蝕性以及良好的抗沖蝕性、高的 斷裂韌性和減振性以及優(yōu)良的冷、熱加工工藝性能。進(jìn)而初步確定了汽輪機葉片用 鋼的四種材料，在對四種材料的優(yōu)缺點分析后我們選擇了 2CU2NiMolWlV鋼。3 .在對汽輪機葉片失效形式、要求性能、以及汽輪機葉片的尺寸和形狀分析后，我 們制定出了以下熱處理工藝：鋼坯鍛造后的等溫退火、高溫回火、機械加