低压导叶锻造及热处理工艺探讨

　　某汽轮机低压隔板导叶片毛坯以前未曾使用过X5CrMoAl12材料，该材料中的Al含量为0.15%～0.35% ，对其热加工工艺参数和力学性能有较大影响，特别是始锻温度、终锻温度以及锻造方法会对后续的性能热处理产生很大的影响。为解决该材料的锻造和性能热处理工艺参数问题，满足产品技术要求，达到其要求的力学性能，我们进行了专门的工艺试验研究。

　　1 锻造及热处理技术难点

　　该汽轮机低压1、2、3级导叶片毛坯为模锻件，其中2、3级为变截面、弯扭叶片，毛坯还需打三个顶针孔，这在模锻产品上也是首次。因此，该导叶片锻造及热处理的难度主要在于X5CrMoAl12材料的始锻温度、终锻温度的确定以及采取什么锻造方法及热处理参数，才能获得更好的组织和力学性能。

　　2 电低压导叶片的锻造工艺研究

　　2.1 X5CrMoAl12材料简介

　　2.1.1 原始材料化学成分

　　该汽轮机组低压隔板导叶片所用材料为X5CrMoAl12，其化学成分(熔炼分析)分析结果见表1。

　　2.1.2 原材料组织分析

　　通过金相照片分析，原材料晶粒度为5级，组织为铁素体+索氏体。通过分析认为原材料满足规范要求。

　　2.2 锻造工艺试验

　　2.2.1 锻造试件

　　长度150mm的试件作试样，长度313mm的试件用于模锻试验。

　　2.2.2 锻造工艺试验及结果

　　将试样分为三组，每组设一个始锻温度，并分为两种锻造工艺进行试验。试验结果如表2和表3所示。

　　从以上试验结果可以看出，如果始锻温度选择1050～1100℃，终锻温度为850℃，锻造工艺无论是直接拔长或镦粗后再拔长，其锻造后的晶粒度没什么变化，而且还可能降低，从而影响后续的热处理性能。当始锻温度为1000℃，终端温度为850℃锻造时，只要锻造比足够，原材料不管是直接拔长还是镦粗后拔长，其锻造后晶粒度为6级，晶粒得到细化。

　　2.3 锻造试验结论

　　由以上试验得出的结论为X5CrMoAl12材料锻造的工艺参数可采用始锻温度1000℃，终锻温度850℃，将Φ150mm毛坯直接拔长至95mm×30mm截面。

　　3 低压导叶片的热处理工艺研究

　　3.1 热处理后力学性能要求

　　热处理后材料的力学性能应满足表4要求。

　　3.2 热处理工艺试验

　　由于铬具有稳定α-铁素体的作用，在铬含量达到13%时，铁铬合金将无奥氏体γ相变，从高温到低温一直保持α铁素体。又由于铬含量达到12%时具有耐腐蚀特征，故此类铁素体钢被称为铁素体不锈钢。根据表1化学成分分析结果可知，X5CrMoAl12就属于铁素体不锈钢材料。为获得成分均匀的铁素体组织并减少碳化铬的析出，消除晶间腐蚀倾向，铁素体不锈钢在热轧后进行淬火、退火两种热处理试验。针对X5CrMoAl12材料，采取锻后退火+调质和直接调质两种模式进行试验，淬火介质分为油和水两种。