為了更加有效利用能源資源，火力發(fā)電廠正在積極進(jìn)行提高發(fā)電效率和節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)等。為了開(kāi)發(fā)出強(qiáng)度和韌性比以往的2.25CrMoV鋼更高的大型鍛造件用耐熱鋼，日本三菱重工公司以10Cr鋼為基礎(chǔ)進(jìn)行了新型圓盤(pán)用耐熱鋼的開(kāi)發(fā)

關(guān)于圓盤(pán)材的蠕變斷裂特性，要求確保蠕變斷裂強(qiáng)度能比2.25CrMoVbN材提高耐熱溫度20℃。關(guān)于圓盤(pán)材的合金組成，為改善材料的高溫強(qiáng)度和韌性，以10Cr鋼為基礎(chǔ)，優(yōu)化C和Ni等合金元素的添加量。當(dāng)Ni的添加量增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致高溫強(qiáng)度的下降，但另一方面它有助于提高韌性，因此對(duì)于燃?xì)鉁u輪機(jī)圓盤(pán)的材料特性，為確保大型圓盤(pán)中心部的韌性，決定將Ni的添加量從0.6%提高到0.75%。

使用本開(kāi)發(fā)鋼10.3Cr1.5Mo0.75NiVNbN鋼試制了φ1950mm×240tmm、調(diào)質(zhì)重量大約6t的實(shí)際圓盤(pán)材。10.3Cr1.5Mo0.75NiVNbN鋼的生產(chǎn)方法采用爐外精煉和電渣重熔法。先制成9t的鋼錠，然后對(duì)鋼錠進(jìn)行鐓鍛、粗鐓和精整鍛造，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)形狀加工，最后制作成調(diào)質(zhì)重量為6t左右、最大直徑為1950mm的大型圓盤(pán)材。

淬火條件為在1080℃保持14h后進(jìn)行油淬火。為使屈服強(qiáng)度達(dá)到780MPa，因此在675℃下進(jìn)行回火，保持26h后進(jìn)行爐內(nèi)冷卻。1080℃~400℃間的平均冷卻速度分別為，表層部：22.6℃/min；中心部：9.0℃/min。

關(guān)于生產(chǎn)的圓盤(pán)質(zhì)量和材料特性，對(duì)具有代表性的部位進(jìn)行了化學(xué)成分分析和光學(xué)顯微鏡組織觀察。關(guān)于機(jī)械特性，進(jìn)行了抗拉試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)、低循環(huán)疲勞試驗(yàn)和蠕變斷裂試驗(yàn)。另外，在進(jìn)行機(jī)械特性調(diào)查之前，對(duì)圓盤(pán)進(jìn)行了磁粉探傷檢查和超聲波探傷檢查。

根據(jù)10.3Cr1.5Mo0.75NiVNbN鋼的化學(xué)組成，采用爐外精煉和電渣重熔法試制了最大直徑1950mm、調(diào)質(zhì)重量為6t左右的實(shí)際圓盤(pán)材，對(duì)圓盤(pán)表層部和中心部這些不同位置中的冶金性能和機(jī)械性能進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果可知，雖然圓盤(pán)為大型鋼錠，但看不到圓盤(pán)各位置中的化學(xué)成分有變化，成分非常均勻，表層部和中心部的機(jī)械性能也沒(méi)有大的差別，材質(zhì)均勻。另外，試制的開(kāi)發(fā)鋼圓盤(pán)的韌性好，其斷裂韌性值是以往的2.25CrMoVbN鋼圓盤(pán)材的1.2倍。480℃-105的蠕變斷裂強(qiáng)度比較表明，開(kāi)發(fā)鋼的應(yīng)力比2.25CrMoVbN鋼圓盤(pán)材的提高1.3倍，耐熱溫度提高20℃。