專利名稱：汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理和性能熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理和性能熱處理工藝。
背景技術(shù)：
隨著大型超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，進入汽輪機噴嘴組的蒸汽壓力和溫度大幅度提高，蒸汽中的氧化物顆粒大大增加，加速了噴嘴組汽道的沖蝕磨損，使汽輪機的熱效率下降，噴嘴組的壽命縮短，機組的維修費用增加。為有效防止噴嘴組汽道表面的固體粒子沖蝕，大功率、高參數(shù)汽輪機噴嘴組葉片表面應(yīng)進行滲硼熱處理，以提高噴嘴組葉片表面抵抗蒸汽管道中固體顆粒的沖蝕。如600MW超臨界汽輪機設(shè)計采用噴嘴汽道表面滲硼強化處理技術(shù)，使?jié)B硼后在基體表面形成堅硬的(FeB·Fe2B)化合物，以提高抗固體粒子沖蝕的性能，延長噴嘴組的壽命，保證機組長期運行后的熱效率不因噴嘴組的磨損而下降。
滲硼是使硼元素擴散滲入金屬表面，并在金屬表面形成高硬度的鐵硼化合物層的方法。它可使?jié)B硼層具有高的硬度、耐磨性、紅硬性、良好的抗高溫氧化性能和抗固體粒子沖蝕的性能。低合金鋼的滲硼是一種成熟的技術(shù)，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，但汽輪機高溫噴嘴組所用材料為高合金成分的、在高溫下具有較高熱強性能的馬氏體不銹鋼，材料中含有多種阻礙滲硼的合金元素，因此在通常的滲硼條件下，硼原子將很難滲入材料中實現(xiàn)滲硼；此外，該類馬氏體不銹鋼性能熱處理調(diào)質(zhì)溫度也遠高于一般合金鋼的滲硼溫度，性能熱處理和滲硼處理會相互產(chǎn)生不利影響；這些都使得實現(xiàn)超臨界或超超臨界汽輪機噴嘴組汽道材料表面的滲硼強化存在較多技術(shù)難點。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理和性能熱處理工藝，該處理工藝采用將兩種工藝合并一次處理的方法，簡化了處理工藝，滲硼層硬度達HV1000～2000，滲硼處理和性能熱處理效果好。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理工藝，按下列步驟進行(1)將葉片汽道中填充固體顆粒狀滲硼劑的被處理噴嘴組工件送入爐子內(nèi)，加熱至700℃；(2)再以每小時100℃的速度將爐溫加熱至950～1050℃，保溫5～12小時；(3)然后以50～100℃速度緩慢冷卻，至300～400℃時出爐；(4)在空氣中冷卻至室溫。
一種汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼性能熱處理工藝，是在滲硼處理工藝后，再進行材料回火熱處理，其步驟是(1)被處理工件在滲硼處理冷卻至室溫后的8小時之內(nèi)，再進入爐內(nèi)加熱至670℃±10℃；(2)在670℃±10°下保溫時間大于4小時，小于8小時；(3)再空冷至室溫。
本發(fā)明采用對噴嘴組葉片表面汽道滲硼與噴嘴組本體材料基體調(diào)質(zhì)熱處理合并一次處理的工藝方法，既解決了分別處理互相影響的問題，也簡化了處理工藝，取得了事半功倍的效果。對噴嘴組滲硼采取高溫固體滲硼方式，使經(jīng)過滲硼過程能在基體表面形成堅硬的FeB·Fe2B化合物，滲硼層硬度達HV100g1000～2000。采用只對噴嘴組葉片表面汽道的局部滲硼工藝，使得滲硼處理后的未滲部位的加工采用常規(guī)方法即可。本發(fā)明克服了馬氏體高溫合金難以滲硼的技術(shù)難點。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為本發(fā)明汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理工藝示意圖；
圖2為汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼性能(回火)熱處理工藝示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明采用對噴嘴汽道表面滲硼與噴嘴本體材料基體調(diào)質(zhì)熱處理合并一次處理的工藝方法。
參見圖1，一種汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理工藝，按下列步驟進行(1)將葉片汽道中填充固體顆粒狀滲硼劑的被處理噴嘴組工件送入爐子內(nèi)，加熱至700℃；(2)再以每小時100℃的速度將爐溫加熱至950～1050℃，保溫5～12小時。由于該溫度區(qū)間處于噴嘴本體材料基體調(diào)質(zhì)熱處理溫度區(qū)間，且在該溫度區(qū)間，硼可滲入噴嘴本體材料基體內(nèi)，故可同時滿足噴嘴組葉片汽道滲硼和材料本體性能對處理溫度的要求；(3)然后以50～100℃速度緩慢冷卻，至300～400℃時出爐；(4)在空氣中冷卻至室溫。滲后采用較低的冷卻速度使被滲噴嘴工件不致產(chǎn)生變形，并保證材料基體組織性能要求。
滲硼時采用固體顆粒狀滲硼劑填充于噴嘴組葉片表面汽道中，以保證汽道葉片表面具有較高硼勢，滿足滲硼要求。而其它部位不滲或少滲硼，便于以后加工。
參見圖2，在滲硼處理工藝后，再進行材料回火熱處理，其步驟是(1)被處理工件在滲硼處理冷卻至室溫后的8小時之內(nèi)，再進入爐內(nèi)加熱至670℃±10℃；(2)在670℃±10°下保溫時間大于4小時，小于8小時；(3)再空冷至室溫。
經(jīng)過上述步驟后完成了對汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理工藝和調(diào)質(zhì)熱處理工藝。
實施例表1為汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理工藝和調(diào)質(zhì)(回火)熱處理工藝的實施例試驗數(shù)據(jù)。
表1

表2為實施例滲硼層檢測和基體材料檢測數(shù)據(jù)。
表2

經(jīng)對實施例的檢測數(shù)據(jù)分析后，可以得到汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼經(jīng)滲硼處理工藝后，其滲硼深度達到0.08～0.14mm，滲硼層硬度為HV100g1500～1900，滲硼層組織為FeB·Fe2B化合物。同時噴嘴組材料基體組織的性能(硬度、強度、塑性、組織等)均處于原調(diào)質(zhì)處理性能要求范圍內(nèi)。從而使汽輪機噴嘴組葉片汽道達到了滲硼要求，噴嘴組的基體材料也達到了調(diào)質(zhì)處理要求，其處理工藝簡化，成本降低。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理工藝，其特征是按下列步驟進行(1)將葉片汽道中填充固體顆粒狀滲硼劑的被處理噴嘴組工件送入爐子內(nèi)，加熱至700℃；(2)再以每小時100℃的速度將爐溫加熱至950～1050℃，保溫5～12小時；(3)然后以50～100℃速度緩慢冷卻，至300～400℃時出爐；(4)在空氣中冷卻至室溫。
2.一種汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼性能熱處理工藝，其特征是在滲硼處理工藝后，再進行材料回火熱處理，其步驟是(1)被處理工件在滲硼處理冷卻至室溫后的8小時之內(nèi)，再進入爐內(nèi)加熱至670℃±10℃；(2)在670℃±10°下保溫時間大于4小時，小于8小時；(3)再空冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理和性能熱處理工藝。一種汽輪機噴嘴組用馬氏體不銹鋼滲硼處理工藝，按下列步驟進行(1)將葉片汽道中填充固體顆粒狀滲硼劑的被處理噴嘴組工件送入爐子內(nèi)，加熱至700℃；(2)再以每小時100℃的速度將爐溫加熱至950～1050℃，保溫5～12小時；(3)然后以50～100℃速度緩慢冷卻，至300～400℃時出爐；(4)在空氣中冷卻至室溫。在滲硼處理工藝后，再進行材料回火熱處理。本發(fā)明采用將兩種工藝合并一次處理的方法，簡化了處理工藝，滲硼層硬度達HV1000～2000，滲硼處理和性能熱處理效果好，處理工藝簡化，成本降低。
文檔編號C21D11/00GK1772944SQ200510030299
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月8日
發(fā)明者龍荷蓀, 王偉莉 申請人:上海汽輪機有限公司