汽轮机用钢2Cr11MoVNbN的锻造工艺及锻后热处理工艺

赵 森 黄冬明

(泰安市山口锻压有限公司，山东271038)

随着我国经济的高速发展，电力的需求也随之加大，亚临界、超临界电站汽轮机的需求大幅增长。亚临界和超临界汽轮机对叶片钢的质量要求非常高。其中2Cr11MoVNbN钢属于马氏体类耐热不锈钢，主要用于汽轮机动叶片、隔板体等重要耐热部件。该钢是在Cr12型钢的基础上发展起来的，但由于Cr12型钢马氏体回火组织的稳定性差，故在Cr12型马氏体钢中加入Mo、V、Nb、N等合金元素，使它比Cr12型钢常用温度提高100℃，成为12%Cr系耐热型钢中综合性能最佳的钢种之一。

最近，我公司为某大型汽轮机公司生产一批2Cr11MoVNbN汽轮机用叶片和隔板体。由于该种产品长期依赖进口，国内外还没有比较系统的关于2Cr11MoVNbN冶炼锻造方面的报道，可以借鉴的经验比较少。并且该钢种锻造区间窄，锻造中容易出现裂纹，锻造火次多，容易产生粗晶，必须制订严格的锻造工艺，保证生产出合格锻件。

1 产品技术要求及规格

产品化学成分、锻件常温力学性能、高温持久性能见表1、表2和表3。

表1 产品化学成分(质量分数，%)

表2 锻件常温力学性能

图1 锻后热处理工艺Figure 1 The heat treatment process after forging

表3 锻件高温持久性能

图2 锻后调质热处理Figure 2 The quenching and tempering heat treatment after forging

2 产品生产流程

产品生产流程为：真空脱气钢锭→下料→镦粗冲孔→扩孔→成型→锻后退火→粗加工→UT→调质→取样、性能检验→入库。

由于该钢高温塑性差，始锻温度低，终锻温度比较高，因此锻造区间较窄。始锻温度为1 150～1 200℃，终锻为900℃，锻造过程中极易产生裂纹，且不易清除。在锻造过程中应采取合理压下量，压下量过小不易锻透，压下量过大极易开裂，所以下料时采用上平砧，下V型砧滚圆下料。下料后及时清理锻件两平面，防止在后续镦粗中因变形不均匀产生裂纹。在镦粗工序时，可将始锻温度提高20～30℃，提前预热镦粗帽、镦粗台至400℃左右。最后一火次保证锻比1.5以上，并且始锻温度不超过1 100℃，防止锻件晶粒粗大。

锻后进行二次高温正、回火，工艺见图1。

高温正回火后硬度在220～260HBW时，再进行粗加工调质处理，工艺见图2。

调质后取样做试验，晶粒度7～7.5得到的组织为回火索氏体加≤1.2%的δ铁素体。抗拉强度971 MPa， 0.02%屈服强度860 MPa， 伸长率A516.2%，断面收缩率51% ，冲击功17.2 J，硬度310HBW，高温断裂时间≥27 h，完全达到要求。

3 结论

通过实践验证，用文中介绍的锻造工艺生产的产品超声检测、低倍和力学性能试验结果完全达到用户要求。