[发明专利]表面处理铁素体/马氏体9-12%铬钢的方法

说明书

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2008年6月13日；申请号：200810215446.0；发明名称：“表面处理铁素体/马氏体9-12％铬钢的方法”。

技术领域

本发明涉及材料技术领域。本发明涉及一种表面处理铁素体/马氏体9-12％Cr钢的方法，该Cr钢主要用于制造在火力发电厂(Dampfkraftwerk)中使用的构件。这种钢遭受高温(通常为600-650℃)，因此必须防止由氧化和随之而来的剥落引起的退化，也即质量损失。

背景技术

由现有技术公知，尤其是用铬高合金化的奥氏体钢用于发电站的过热器管和中间过热器管。由奥氏体钢公知，通过表面的冷成型，例如通过用碳素钢小颗粒对钢表面高速轰击(＝喷丸处理)，材料可获得改善的氧化行为。其原因在于经如此处理的表面的马氏体转变，其中产生大量晶界，这使得存在于钢中的铬能够到达表面，并在那形成氧化铬，其防止该材料进一步的氧化(见于D.Caplan，Corr.Science 6(1966)，509以及Y.Minami，NKK Tech.Rev 75(1996)，1)。

此外，含约9-12％铬的铁素体/马氏体钢是公知的，其主要用于管、阀和壳体。对此，可例举出如，P92钢(化学组成(重量％)：0.12C，0.5Mn，8.9Cr，0.4Mo，1.85W，0.2V，其余为铁和不可避免的杂质)和E911钢(化学组成(重量％)：0.11C，0.35Mn，0.2Si，9.1Cr，1.01Mo，1.00W，0.23V，其余为铁和不可避免的杂质)。由于其化学组成，这些铁素体/马氏体钢一般比奥氏体钢更不抗氧化，但其在现代发电站中同样常需承受高达620℃的高温。因此，为防止对此类钢材的有害氧化，发展了特种涂层(A.Agüero，R.Muelas，Mat.Sci.Forum，卷461(1994)，957)。这种涂层的缺点一方面在于贵，另一方面为不总是可靠。在施加涂层时，总需要一次或者甚至多次的热处理，这又是耗费和耗时的，尤其是因为在发电站建设中，必须热处理很大的构件。因此，长久以来，人们期望替代的，特别是简单的可能方法来防止此种铁素体/马氏体钢的氧化。

与奥氏体钢不同，由于其不同的组织结构，公知的喷丸处理对铁素体/马氏体钢没有上述的积极效果。

然而，如果在置于高温和蒸汽负载前，此种钢材经受纯铬颗粒的喷丸处理和随后在700℃的热处理的话，由H.Haruyama，H.Kutsumi，S.Kuroda，F.Abe，Proc.of EPRI Conf.，(2004)，659-667报道了对此种钢材在蒸汽中抗氧化性有小的增强。但后者缺点在于非常成本密集和就在发电站建设中所期望的组织结构而言是不合意的。

发明内容

本发明的目的是开发一种表面处理铁素体/马氏体9-12％Cr钢的方法，用该方法可以这样改变所述钢的结构，从而达到强烈改善的氧化行为，以及提高的在500℃以上，尤其是650℃的使用温度下在蒸汽中对固体微粒侵蚀的抗性。该方法应该是成本有利的，使用简单，并且在没有对组件进行额外的热处理情况下就产生良好结果。

本发明的核心在于，在表面处理铁素体/马氏体钢的方法中，该方法用于提高耐氧化性和对固体微粒侵蚀的抗性，

a)在第一步骤中，用钢颗粒对钢表面进行已知的喷丸，和

b)接下来在第二步骤中，用玻璃颗粒进行喷丸。

本发明的优点在于，这种表面处理过的铁素体/马氏体钢，当在高温下在蒸汽环境中使用时，例如通常用于高温-涡轮机的叶片时，与未处理过的铁素体/马氏体钢相比，表现出改善的耐氧化性。

此外该方法还是成本有利的，因为对于铁素体/马氏体钢而言，没有现有技术中对于已知方法而言必须的额外热处理步骤也行。

本发明方法具有意想不到的效果，明显可看到，与对铁素体/马氏体钢无效的冷作硬化过程不同的工艺在材料的表面上起作用。可以使玻璃颗粒包埋在表面内，或者在表面上进行材料的微合金化，从而形成对氧化的防护作用。

特别有利的是，在第一步骤中用钢颗粒喷丸的和在随后的第二步骤中用玻璃颗粒喷丸的材料接下来在第三步骤中，对表面进行精细光滑化，在此应该调节表面粗糙度为＜0.5μm，尤其是＜0.3μm。从而实现在500℃以上的整个操作温度过程中，对于由铁素体/马氏体9-12％Cr钢制得的蒸汽轮机叶片而言，可以保持对氧化和固体侵蚀的高抗性。

附图说明

在附图中表示本发明的实施例。附图为：