2024年4月4日发(作者：红鸿晖)
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《大型铸锻件》
Ｎｏ．６
ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩＮＧ
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２ｏ０７
３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢超纯净低压转子
锻件材料与工艺性能的研究
崔晋娥王涛
（中国第二重型机械集团公司，四川６１８０１３）
摘要：研究了３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢超纯净低压转子锻件制造工艺，并成功制造了一件整体低压转子。结果表
明，Ｍｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓｎ等杂质元素含量控制良好，完全达到了－，系数＜１０的目标。转子具有良好的成分均匀性和力
学性能均匀性，并具有良好的抗脆化倾向。
关键词：超ｆ临界机组；３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢；超纯净钢低压转子；回火脆化；－，系数
中图分类号：ＴＫ２６３．６ １ 文献标识码：Ｂ
Ｔｈｅ Ｕｈｒａ—Ｐｕｒｅ Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｏｔｏｒ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ
３．５％ＮｉＣｒＭｏｖ Ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｉｔｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
Ｃｕｉ ｊｉｎｅｒ，Ｗａｎｇｔａｏ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ３．５％ＮｉＣｒＭｏｖ ｓｔｅｅｌ ｕｌｔｒａ—ｐｕｒｅ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ ｍａ—
ｔｅｒｉａｌ，ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐｕｒｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｌｉｋｅ
Ｍｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓｎ，ｅｔｃ．ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ａｎｄ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ，ｓ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ＜１０．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｔｏｒ
ｉｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｔｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅ￣ｙ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｉｓ ｇｒｅａｔ ｔｏｏ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
１前言
能脆化。而超纯净钢转子由于严格控制了Ｍｎ、
Ｓｉ、Ｐ和ｓｎ等杂质元素，Ｊ＜１０，使转子能在３５０～
超临界机组因能显著提高发电效率，正获得
５００℃温度范围内工作而不产生回火脆化敏感
愈来愈广泛的应用。超临界机组汽轮机低压端的 性，参见表１、图１。
进气温度高达４００～５００ ｏＣ，而传统的ＮｉＣｒＭｏＶ
表１低压转子锻件回火脆化敏感性要求
材料在３５０～５００℃长期使用会出现回火脆化现
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
象。所以，必须研制超纯净钢低压转子锻件。为
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ
替代进口，我们开展了３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ超纯净钢
温度 时效时间 △ 力 Ｏ／℃
低压转子锻件制造工艺技术研究。
／℃ ／ｈ 常规转子 高纯净度转子 超纯净转子
４ｏ０ ｌ０ｏＯ ≤５５ ｌＯ ５
２超纯净钢低压转子的成分设计与＇，系数
４ｏ０ ５０ｏＯ ≤８５ ２５ １０
２．１ Ｊ系数与成分设计原理
回火脆化敏感性是由断裂形貌转变温度
（ ）的变化来证实的。将钢于回火脆化敏感
性温度范围（３５０～５００℃）内保持一段时间后，由
测定ＦＡＴＴ的变化（△ＦＡＴＴ）来确定回火脆化敏
感性，参见表１。Ｗａｔａｎａｂｅ曾指出，Ｍｎ、Ｓｉ同偏析
于晶界的Ｐ和Ｓｎ共同存在时促进了ＮｉＣｒＭｏＶ钢
的回火脆化敏感性，将这些成分的影响结合在一
起的＇，系数被定义为：
Ｊ＝（Ｍｎ＋Ｓｉ）×（Ｐ＋Ｓｎ）×１０
Ｊ系数
Ｗａｔａｎａｂｅ发现，当＇，≥１０时ＮｉＣｒＭｏＶ钢就可
图１ ３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢－，系数和△ 关系
Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｊ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆ ３．５％ＮｉＣｒＭｏｖ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ△
收稿日期：２ｏ０７—０４—２６
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Ｎｏ．６
《大型铸锻件》
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２ＯＯ７ ＨＥＡＶＹ ＣＡＳ ⅡＮＧ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩＮＧ
表２超纯净钢低压转子化学成分（质量分数，％）
Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａ－ｐｕｒｅ ｓｔｅｅｌ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ（ｍａｓｓ％）
元素 Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｐ Ｓ Ａ１ Ａｓ Ｓｎ Ｓｂ ＿，
ＥＰＲＩ标准 ≤０．３０ ≤０．Ｏ５ ≤０．０３ ≤０．００５ ≤０．００２ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．００２ ≤０．００２ ≤５．６
控制范围 ≤０．２８ ≤０．Ｏ５ ≤０．０５ ≤０．００５ ≤０．００３ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．００２ ≤ｌ０
目标值 ０．２５ ≤０．Ｏ５ ≤０．０３ ≤０．ＯＯ４ ≤０．００２ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．ＯＯ４ ≤０．００２ ≤６．４
ＪＢ／Ｔ ８７０７一ｌ９９８ ≤０．３５ ０．２０～０．４０ ０．１７～０．３７ ≤０．０１２ ≤０．０１２ ≤０．０１５ ≤０．０２０ ≤０．０１５ ≤０．００ｌ５ －
注： Ｊ＝（Ｍｎ＋Ｓｉ）×（Ｐ＋Ｓｎ）×１０ ；其它元素按ＪＢ／Ｔ ８７０７－－１９９８标准控制。
２．２成分设计目标
伸性能、冲击性能、断裂韧性、步冷试验等项目分
参考欧美、日本超纯净钢低压转子和我国低
析评定。
压转子锻件用材料，选择３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢作为
４．１化学成分
我厂超纯净钢低压转子锻件用钢。参照美国电力 炼钢工艺执行良好，各项技术参数均达到工
研究所（ＥＰＲＩ）制订的ＮｉＣｒＭｏＶ超纯净钢的成分
艺要求，除Ａｓ外，其余成分均控制在“内控”范
标准，结合我国具体情况，对３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢种 围，各个部位的．，系数＜４．２，达到了ＥＰＲＩ标准超
进行成分设计，通过一系列超纯钢的冶炼工艺试
纯净钢的要求指标。从表３结果可以证实，超纯
验，力争使钢水纯净度达到ＥＰＲＩ标准要求，详见 净钢低压转子各个部位具有均匀的化学成分分
表２。
布，Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ被控制在较低水平，可
３ ６００Ｍ３Ｖ超纯净钢低压转子锻件生产
见成分控制是很成功的。
４．２气体和夹杂
超纯净钢低压转子锻件生产流程为冶炼一锻
对于超纯净ＮｉＣｒＭｏＶ钢，有人担心钢中很低
造一锻后热处理一粗加工、超探一性能热处理一
的非金属夹杂物含量可能减少奥氏体晶粒形核数
性能取试、超探一半精加工一消应处理一残余应
量，从而粗化晶粒尺寸，或者在奥氏体化温度期间
力测试、精加工一包装发货。超纯净钢低压转子 由于没有非金属夹杂物这个障碍而加速晶粒的长
生产的核心是炼钢，相比于普通低压转子存在很 大。从表４晶粒度数据分析可见，超纯净转子各
多工艺难点，如：残余元素ｃｕ、Ａｓ、ｓｎ、ｓｂ要求难
个部位的晶粒度与普通低压转子的晶粒度基本相
以达到；电炉初炼深度脱Ｐ、脱Ｍｎ难度大；防止回
当，均在５．５级以上，说明超纯净ＮｉＣｒＭｏＶ钢不
Ｐ、回Ｍｎ难度大；钢包炉脱Ｏ、脱ｓ难度大；控ｓｉ
会造成晶粒粗化。
难度大。我们所用的钢锭是１４９ ｔ，工艺为ＥＦ—
对于超纯净ＮｉＣｒＭｏＶ钢，也有人担心对氢脆
ＬＦ（ＩＶ．ＶＣＤ）—＋ＭＳＤ．ＶＣＤ。
敏感。对钢中分解的氢来讲，ＭｎＳ夹杂是良好的
４转子评定
吸收剂，这种夹杂物的减少可能导致低硫钢对氢
脆敏感。从表４中超纯净钢低压转子氢含量数据
为了评定超纯净钢低压转子的质量状况，选 分析可见，各个部位的氢含量均小于１．０×１０ ，
取一件相同规格的６００ ＭＷ普通低压转子作为对
完全低于氢脆极限。因此完全可以解除超纯净钢
比件，分别在两件转子的轴端、轴身和吊头芯部切
低压转子对氢脆敏感的担心。
取试样（见图２），并进行化学成分、气体、夹杂、拉
…
ｌ
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残余应力环Ｂ’
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ｍ １ ｆｒ
残余应力环Ａ
■而０ ２００
共用试料区ＧＬ 套料棒中心线一 套料棒ＩｌＩ 群 棒中
Ｉ．ｒ
１００
５３７ 共用试料
１５Ｏ Ｌ 中心线ｌｌ ｌ００ １
线
一 共用试料 ——－ 菊丽 ０３
５０
蠕 共用试辩
区Ｘ４ ｌ５Ｏ
区Ｘ３ 区Ｘ２ 区Ｘ１ 一 我厂试
２７２ｌ ６９５ ２１２０ ６９５
１８４５ 料区Ｌｌ
９０９６
吊卡头
图２切取试样位置图
Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ ｃｕｔ ｓａｍｐｌｅ
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表３超纯净钢低压转子和普通低压转子的成分对比（质量分数，％）
Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｉｔｏｎ ｃｏｎｔｒａｃｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｕｌｔｒａ－ｐｕｒｅ ｓｔｅｅｌ
材料 取试位置
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
径ｘＩ
Ｃ Ｍｎ ｓｊ Ｐ Ｓ Ｎｉ Ｃｒ Ｍ０ Ｖ Ｃｕ Ａｌ Ａｓ Ｓｎ Ｓｂ
超纯
净钢
低压
转子
０．２５ ０．０３ ０．０３ ０．ＯＯ４ ０．０ｏ２ ３．４９ １．７ ０．４８ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ４．２
０．２４ ０．０３ ０．０３ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．４７ １．６８ ０．４７ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ３．６
０．２４ ０．Ｏ３ Ｏ．Ｏ３ Ｏ．０ｏ３ Ｏ．０ｏ２ ３．５ １．７ ０．４８ ０．Ｉｌ Ｏ．Ｏ５ ０．０ｏ５ ０．００７ Ｏ．０ｏ３ ０．０ｏ１ ３．６
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．２４ ０．０３ ０．０３ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．５２ １．７ｌ ０．４８ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ３．６
０．２６ ０．０３ ０．０２ ０．０ｏ３ ０．Ｏ０２ ３．４４ １．６９ ０．４８ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ｌ ０．０ｏｌ５ ３．０５
０．２４ ０．０３ ０．０３ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．４６ １．６７ ０．４７ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ３．６
轴颈中心Ｍ ０．２４ ０．０２ ０．０２ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．４６ １．７ｌ ０．４９ ０．１ｌ ０．０５ ０．ＯＯ４ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ２．４
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
０．２２ ０．２４ ０．０９ ０．０ｏ７ ０．０ｏ２ ３．３７ １．６８ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．０ｌ５ ０．Ｏ０２ ０．０ｏｌ５ ２９．７
０．２２ ０．２４ ０．０８ ０．０ｏ７ ０．０ｏ２ ３．３９ １．６８ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．０ｌ３ ０．Ｏ０２ ０．０ｏｌ５ ２８．８
普通
低压
转子
径Ｘｌ
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．２２ ０．２４ ０．０３ ０．０ｏ７ ０．０ｏ３ ３．３８ １．６８ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．００７ ０．００９ ０．０ｏｌ ４３．２
０．２ｌ ０．２４ ０．０３ ０．０ｏ７ ０．０ｏ３ ３．４ １．６９ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．０ｏ８ ０．０ｌ０ ０．０ｏｌ ４５．９
０．２２ ０．２４ ０．１ｌ ０．ｏｏ７ ０．ｏｏ３ ３．３６ １．６８ ０．４２ ０．０９ ０．０９ ０．Ｏ１ ０．ｏｏ８ ０．Ｏ１０ ０．ＯＤ２ ５９．５
０．２２ ０．２４ ０．０６ ０．０ｏ８ ０．０ｏ３ ３．３５ １．６８ ０．４ ０．０９ ０．０９ ０．０ｌ ０．００７ ０．０ｏ８ ０．０ｏｌ５ ４８
轴颈中心Ｍ ０．２ｌ ０．２４ ０．０２ ０．０ｏ６ ０．ＯＯ４ ３．３６ １．６４ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ０ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏｌ ３３．８
表４超纯净钢低压转子与普通低压转子中气体（Ｘ １０ ）和夹杂物含量的对比
Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ（Ｘ １０ ）ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ
ｕｌｔｒａ－Ｐｕｒｅ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｒｏｒｇｌｎｇ
Ａ（硫化物类）
材料 位置
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
Ｂ（氧化铝类）
粗
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
Ｃ（硅酸盐类） Ｄ（球状氧化物类）
晶粒
粗
１．０
１．０
０．５
１．０
２．０
Ｈ
０．６
０．６
１．０
．
０
９
ｌ３
１４
７
ｌ０
Ｎ
粗
４６
４０
５８
５２
４８
细
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
细
０，５
０．５
０．５
０．５
１．０
细
１．０
１．０
０．５
０．５
１．０
粗
０．５
０．５
０．０
１．０
０．５
细
０．５
０．５
０．５
０．５
ｌ，０
０．５
０．５
０．０
０．５
０．５
６．０
５．５
５．５、７．５
６．０
５．５
超纯 ＬＮ（ＧＬ同端） ０
８
净钢
低压
转子
径Ｘ１ ０
５
．
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．９
０．６
０．５
ｌ３
ｌ８
ｌ９
４３
４２
４５
１．０
０．５
１．０
０．５
１．０
１．０
１．０
０．５
１．０
０．５
１．０
０．５
２．０
１．５
１．５
１．０
２．０
１．０
１．０
０．５
１．０
０．５
０．５
０．５
６．０
６．５
５．５
轴颈中心Ｍ ０．８
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
０．６
０．５
７
１４
ｌ３
５９
５０
５０
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
１．０
０．５
１．０
１．０
０．５
１．０
１．０
０．５
１．０
０．５
１．０
１．０
０．５
０．５
０．５
１．０
０．５
０．５
１．０
５．５
６．５
６．０
普通
低压
转子
径Ｘ１
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．６
０．４
０．５
０．４
ｌｌ
１６
ｌ９
ｌ０
４７
５０
４２
５０
０．５
０．５
０
５
．
０．５
０．５
０．５
１．０
０．５
１．０
１．５
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
０，５
０．５
１．０
６．０
５．５
５．５
６，０ ０．５
轴颈中心Ｍ ０．５ １．０ ０．５ １．０ ２．０ １．５ ０．５ ０．５ ５．５
４．３性能
强度不均匀的问题。从表５中试验数据分析可
见，表面性能（纵向、径向、切向）与中心性能十分
在普通转子锻件中，固溶于铁素体中的Ｍｎ
有提高淬透性的作用，超纯净钢中十分低的Ｍｎ
含量，是否会使大型转子锻件心部不能被淬成均
匀一致的贝氏体组织而出现铁素体组织呢？常规
钢的Ｍｎ含量为０．２０％～０．４０％，能增加一定的
淬透性，但ＮｉＣｒＭｏＶ钢的淬透性主要是由大量的
Ｎｉ和Ｃｒ、Ｍｏ合金元素决定的，Ｍｎ含量的减少对
淬透性有一定影响，但影响程度不大。从表５超
纯净转子的强韧性数据可见，转子表面和心部同
相近，沿转子轴向（从顶部到底端）和切向（锻件
圆周）的强度数据都比较均匀，说明超纯净钢低
压转子与普通低压转子同样具有很好的强度均匀
性。同时超纯净钢低压转子具有更优的韧性指
标，尤其是ＦＡＴＴ５０和上平台功指标明显好于普
通低压转子。
４．４断裂韧性
从表５中断裂韧性数据可知，超纯净钢低压
转子室温下的断裂韧性达到了较高的水平，这进
一
样被淬成均匀一致的贝氏体组织。
国外早期的超纯净钢转子锻件曾存在沿径向
步增加了转子锻件的使用可靠性。
９
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Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２Ｏ０ｒ７
《大型铸锻件》
ＨＥＡＶＹ ＣＡＳ，ｎＮＧ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩＮＧ
表５纯净钢低压转子和普通低压转子的力学性能对比
Ｔａｂｌｅ ５ Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｋａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｕｌｔｒａ－Ｐｕｒｅ
ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｏｌｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｒｔｏｒ ｆ０咖
材料 位置 Ｒｐｏ．２／ＭＰａ Ｒ ／ＭＰａ Ａ （％） ｚ（％） ＡＫｗ／Ｊ Ｏ／℃ 上平台功／ｊ Ｋ／Ｃ／ＭＰａ．ｍｌ／２
纵ＧＬ ８２５ ９４０ ２３ ７４ ２１４ ２３２ ２０９
纵Ｌｌ ８２ｏ ９３５ ２２ ７７ ２５８ ２７２ ２６７
纯净钢 径Ｘｌ ８３Ｏ ９４０ ２１ ７３ ２０ｏ ２ｏ６ ．１２８ ２ｌＯ
低压 径Ｘ２ ８００ ９ｌＯ ２０ ７３ ｌ５４ ｌ９６ ．１３５ ２Ｏ６
转子 径Ｘ３ ８ｌ５ ９ｌＯ ２０ ６９ ２２６ ２２４
－
ｌ０ｏ ２ｌ８
径Ｘ４ ７９５ ９１０ ｌ９ ６４ ２Ｏ４ ２１６ －９６ ｌ９２ ｌ９６～２ｌ７
轴颈中心Ｍ ８ｌＯ ９３０ ２３ ７ｌ ｌ９５ ２Ｏ６ ｌ８９ －５ｌ ２ｏ６
纵ＧＬ ７７５ ８９５ ２２ ７５ ２ｌ８ ２２０ ２０４
纵Ｌｌ ８ｌ５ ９２０ ２４ ７５ ２１４ ２３６ ２ｌ８
径ｘｌ ８０ｏ ９ｌＯ ２１ ７２ ２７８ ２７８ 一ｌｏ４ １７６．
普通低
压转子 径Ｘ２ ８１０ ９Ｏ５ ２ｌ ６９ １７４ ｌ８Ｏ －９３ ｌ８８
径Ｘ３ ８２５ ９ｌ５ ２２ ７２ ｌ９０ ｌ９２ －８４ ｌ８３
径Ｘ４ ８ｌＯ ９ｏｏ ２ｌ ７２ ｌ８Ｏ ２０４ －７５ ２５６
轴颈中心Ｍ ８Ｏ５ ９ｌＯ ２４ ７ｌ ｌ８８ ｌ８２ １６８ ４４ ｌ８Ｏ
４．５脆化试验
为了检验脆化倾向，我们分别对超纯净钢低
压转子和普通低压转子的径向部位进行了步冷脆
化试验。从图３、图４可见，超纯净钢低压转子在
经过脆化试验后，冲击功无明显下降，而普通低压
转子在经过脆化试验后，冲击功下降显著。从这
方面可以充分证明超纯净钢低压转子具备很好的
抗脆化倾向。
４．６超声波探伤
该转子的最终超声波探伤结果达到标准要
求，未发现 １．６ ｍｍ以上记录缺陷。说明超纯净
温度／＇Ｃ
图４普通低压转子脆化试验
Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｅｍｂｒｉｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｉｌ
ｎｏｒｍａｌ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｌ ｎｇ
钢低压转子具备良好的组织均匀性、坚实性和纯
净度。
５结论
已用超纯净３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢成功制造了整
体低压转子。有效控制了Ｍｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓｎ等杂质元
素含量，完全达到了．，系数＜ｌ０的目标。该转子
具有良好的成分均匀性和力学性能均匀性，并具
温度／＇Ｃ
图３超纯净钢低压转子脆化试验
有良好的抗脆化倾向。
Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｅｍｂｒｉｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｉｌ ｕｌｔｒａ－Ｐｕｒｅ
责任编辑龙礼建
ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ
ｌＯ
2024年4月4日发(作者：红鸿晖)
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《大型铸锻件》
Ｎｏ．６
ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩＮＧ
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２ｏ０７
３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢超纯净低压转子
锻件材料与工艺性能的研究
崔晋娥王涛
（中国第二重型机械集团公司，四川６１８０１３）
摘要：研究了３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢超纯净低压转子锻件制造工艺，并成功制造了一件整体低压转子。结果表
明，Ｍｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓｎ等杂质元素含量控制良好，完全达到了－，系数＜１０的目标。转子具有良好的成分均匀性和力
学性能均匀性，并具有良好的抗脆化倾向。
关键词：超ｆ临界机组；３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢；超纯净钢低压转子；回火脆化；－，系数
中图分类号：ＴＫ２６３．６ １ 文献标识码：Ｂ
Ｔｈｅ Ｕｈｒａ—Ｐｕｒｅ Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｏｔｏｒ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ
３．５％ＮｉＣｒＭｏｖ Ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｉｔｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
Ｃｕｉ ｊｉｎｅｒ，Ｗａｎｇｔａｏ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ３．５％ＮｉＣｒＭｏｖ ｓｔｅｅｌ ｕｌｔｒａ—ｐｕｒｅ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ ｍａ—
ｔｅｒｉａｌ，ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐｕｒｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｌｉｋｅ
Ｍｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓｎ，ｅｔｃ．ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ａｎｄ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ，ｓ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ＜１０．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｔｏｒ
ｉｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｔｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅ￣ｙ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｉｓ ｇｒｅａｔ ｔｏｏ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
１前言
能脆化。而超纯净钢转子由于严格控制了Ｍｎ、
Ｓｉ、Ｐ和ｓｎ等杂质元素，Ｊ＜１０，使转子能在３５０～
超临界机组因能显著提高发电效率，正获得
５００℃温度范围内工作而不产生回火脆化敏感
愈来愈广泛的应用。超临界机组汽轮机低压端的 性，参见表１、图１。
进气温度高达４００～５００ ｏＣ，而传统的ＮｉＣｒＭｏＶ
表１低压转子锻件回火脆化敏感性要求
材料在３５０～５００℃长期使用会出现回火脆化现
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
象。所以，必须研制超纯净钢低压转子锻件。为
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ
替代进口，我们开展了３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ超纯净钢
温度 时效时间 △ 力 Ｏ／℃
低压转子锻件制造工艺技术研究。
／℃ ／ｈ 常规转子 高纯净度转子 超纯净转子
４ｏ０ ｌ０ｏＯ ≤５５ ｌＯ ５
２超纯净钢低压转子的成分设计与＇，系数
４ｏ０ ５０ｏＯ ≤８５ ２５ １０
２．１ Ｊ系数与成分设计原理
回火脆化敏感性是由断裂形貌转变温度
（ ）的变化来证实的。将钢于回火脆化敏感
性温度范围（３５０～５００℃）内保持一段时间后，由
测定ＦＡＴＴ的变化（△ＦＡＴＴ）来确定回火脆化敏
感性，参见表１。Ｗａｔａｎａｂｅ曾指出，Ｍｎ、Ｓｉ同偏析
于晶界的Ｐ和Ｓｎ共同存在时促进了ＮｉＣｒＭｏＶ钢
的回火脆化敏感性，将这些成分的影响结合在一
起的＇，系数被定义为：
Ｊ＝（Ｍｎ＋Ｓｉ）×（Ｐ＋Ｓｎ）×１０
Ｊ系数
Ｗａｔａｎａｂｅ发现，当＇，≥１０时ＮｉＣｒＭｏＶ钢就可
图１ ３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢－，系数和△ 关系
Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｊ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆ ３．５％ＮｉＣｒＭｏｖ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ△
收稿日期：２ｏ０７—０４—２６
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Ｎｏ．６
《大型铸锻件》
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２ＯＯ７ ＨＥＡＶＹ ＣＡＳ ⅡＮＧ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩＮＧ
表２超纯净钢低压转子化学成分（质量分数，％）
Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａ－ｐｕｒｅ ｓｔｅｅｌ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ（ｍａｓｓ％）
元素 Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｐ Ｓ Ａ１ Ａｓ Ｓｎ Ｓｂ ＿，
ＥＰＲＩ标准 ≤０．３０ ≤０．Ｏ５ ≤０．０３ ≤０．００５ ≤０．００２ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．００２ ≤０．００２ ≤５．６
控制范围 ≤０．２８ ≤０．Ｏ５ ≤０．０５ ≤０．００５ ≤０．００３ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．００２ ≤ｌ０
目标值 ０．２５ ≤０．Ｏ５ ≤０．０３ ≤０．ＯＯ４ ≤０．００２ ≤０．００５ ≤０．００５ ≤０．ＯＯ４ ≤０．００２ ≤６．４
ＪＢ／Ｔ ８７０７一ｌ９９８ ≤０．３５ ０．２０～０．４０ ０．１７～０．３７ ≤０．０１２ ≤０．０１２ ≤０．０１５ ≤０．０２０ ≤０．０１５ ≤０．００ｌ５ －
注： Ｊ＝（Ｍｎ＋Ｓｉ）×（Ｐ＋Ｓｎ）×１０ ；其它元素按ＪＢ／Ｔ ８７０７－－１９９８标准控制。
２．２成分设计目标
伸性能、冲击性能、断裂韧性、步冷试验等项目分
参考欧美、日本超纯净钢低压转子和我国低
析评定。
压转子锻件用材料，选择３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢作为
４．１化学成分
我厂超纯净钢低压转子锻件用钢。参照美国电力 炼钢工艺执行良好，各项技术参数均达到工
研究所（ＥＰＲＩ）制订的ＮｉＣｒＭｏＶ超纯净钢的成分
艺要求，除Ａｓ外，其余成分均控制在“内控”范
标准，结合我国具体情况，对３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢种 围，各个部位的．，系数＜４．２，达到了ＥＰＲＩ标准超
进行成分设计，通过一系列超纯钢的冶炼工艺试
纯净钢的要求指标。从表３结果可以证实，超纯
验，力争使钢水纯净度达到ＥＰＲＩ标准要求，详见 净钢低压转子各个部位具有均匀的化学成分分
表２。
布，Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ被控制在较低水平，可
３ ６００Ｍ３Ｖ超纯净钢低压转子锻件生产
见成分控制是很成功的。
４．２气体和夹杂
超纯净钢低压转子锻件生产流程为冶炼一锻
对于超纯净ＮｉＣｒＭｏＶ钢，有人担心钢中很低
造一锻后热处理一粗加工、超探一性能热处理一
的非金属夹杂物含量可能减少奥氏体晶粒形核数
性能取试、超探一半精加工一消应处理一残余应
量，从而粗化晶粒尺寸，或者在奥氏体化温度期间
力测试、精加工一包装发货。超纯净钢低压转子 由于没有非金属夹杂物这个障碍而加速晶粒的长
生产的核心是炼钢，相比于普通低压转子存在很 大。从表４晶粒度数据分析可见，超纯净转子各
多工艺难点，如：残余元素ｃｕ、Ａｓ、ｓｎ、ｓｂ要求难
个部位的晶粒度与普通低压转子的晶粒度基本相
以达到；电炉初炼深度脱Ｐ、脱Ｍｎ难度大；防止回
当，均在５．５级以上，说明超纯净ＮｉＣｒＭｏＶ钢不
Ｐ、回Ｍｎ难度大；钢包炉脱Ｏ、脱ｓ难度大；控ｓｉ
会造成晶粒粗化。
难度大。我们所用的钢锭是１４９ ｔ，工艺为ＥＦ—
对于超纯净ＮｉＣｒＭｏＶ钢，也有人担心对氢脆
ＬＦ（ＩＶ．ＶＣＤ）—＋ＭＳＤ．ＶＣＤ。
敏感。对钢中分解的氢来讲，ＭｎＳ夹杂是良好的
４转子评定
吸收剂，这种夹杂物的减少可能导致低硫钢对氢
脆敏感。从表４中超纯净钢低压转子氢含量数据
为了评定超纯净钢低压转子的质量状况，选 分析可见，各个部位的氢含量均小于１．０×１０ ，
取一件相同规格的６００ ＭＷ普通低压转子作为对
完全低于氢脆极限。因此完全可以解除超纯净钢
比件，分别在两件转子的轴端、轴身和吊头芯部切
低压转子对氢脆敏感的担心。
取试样（见图２），并进行化学成分、气体、夹杂、拉
…
ｌ
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残余应力环Ｂ’
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ｍ １ ｆｒ
残余应力环Ａ
■而０ ２００
共用试料区ＧＬ 套料棒中心线一 套料棒ＩｌＩ 群 棒中
Ｉ．ｒ
１００
５３７ 共用试料
１５Ｏ Ｌ 中心线ｌｌ ｌ００ １
线
一 共用试料 ——－ 菊丽 ０３
５０
蠕 共用试辩
区Ｘ４ ｌ５Ｏ
区Ｘ３ 区Ｘ２ 区Ｘ１ 一 我厂试
２７２ｌ ６９５ ２１２０ ６９５
１８４５ 料区Ｌｌ
９０９６
吊卡头
图２切取试样位置图
Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ ｃｕｔ ｓａｍｐｌｅ
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Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０ｏ７
表３超纯净钢低压转子和普通低压转子的成分对比（质量分数，％）
Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｉｔｏｎ ｃｏｎｔｒａｃｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｕｌｔｒａ－ｐｕｒｅ ｓｔｅｅｌ
材料 取试位置
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
径ｘＩ
Ｃ Ｍｎ ｓｊ Ｐ Ｓ Ｎｉ Ｃｒ Ｍ０ Ｖ Ｃｕ Ａｌ Ａｓ Ｓｎ Ｓｂ
超纯
净钢
低压
转子
０．２５ ０．０３ ０．０３ ０．ＯＯ４ ０．０ｏ２ ３．４９ １．７ ０．４８ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ４．２
０．２４ ０．０３ ０．０３ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．４７ １．６８ ０．４７ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ３．６
０．２４ ０．Ｏ３ Ｏ．Ｏ３ Ｏ．０ｏ３ Ｏ．０ｏ２ ３．５ １．７ ０．４８ ０．Ｉｌ Ｏ．Ｏ５ ０．０ｏ５ ０．００７ Ｏ．０ｏ３ ０．０ｏ１ ３．６
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．２４ ０．０３ ０．０３ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．５２ １．７ｌ ０．４８ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ３．６
０．２６ ０．０３ ０．０２ ０．０ｏ３ ０．Ｏ０２ ３．４４ １．６９ ０．４８ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ｌ ０．０ｏｌ５ ３．０５
０．２４ ０．０３ ０．０３ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．４６ １．６７ ０．４７ ０．１ｌ ０．０５ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ３．６
轴颈中心Ｍ ０．２４ ０．０２ ０．０２ ０．０ｏ３ ０．０ｏ２ ３．４６ １．７ｌ ０．４９ ０．１ｌ ０．０５ ０．ＯＯ４ ０．００７ ０．０ｏ３ ０．０ｏｌ ２．４
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
０．２２ ０．２４ ０．０９ ０．０ｏ７ ０．０ｏ２ ３．３７ １．６８ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．０ｌ５ ０．Ｏ０２ ０．０ｏｌ５ ２９．７
０．２２ ０．２４ ０．０８ ０．０ｏ７ ０．０ｏ２ ３．３９ １．６８ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．０ｌ３ ０．Ｏ０２ ０．０ｏｌ５ ２８．８
普通
低压
转子
径Ｘｌ
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．２２ ０．２４ ０．０３ ０．０ｏ７ ０．０ｏ３ ３．３８ １．６８ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．００７ ０．００９ ０．０ｏｌ ４３．２
０．２ｌ ０．２４ ０．０３ ０．０ｏ７ ０．０ｏ３ ３．４ １．６９ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ ０．０ｏ８ ０．０ｌ０ ０．０ｏｌ ４５．９
０．２２ ０．２４ ０．１ｌ ０．ｏｏ７ ０．ｏｏ３ ３．３６ １．６８ ０．４２ ０．０９ ０．０９ ０．Ｏ１ ０．ｏｏ８ ０．Ｏ１０ ０．ＯＤ２ ５９．５
０．２２ ０．２４ ０．０６ ０．０ｏ８ ０．０ｏ３ ３．３５ １．６８ ０．４ ０．０９ ０．０９ ０．０ｌ ０．００７ ０．０ｏ８ ０．０ｏｌ５ ４８
轴颈中心Ｍ ０．２ｌ ０．２４ ０．０２ ０．０ｏ６ ０．ＯＯ４ ３．３６ １．６４ ０．４ ０．１ ０．０９ ０．０ｌ０ ０．０ｏ５ ０．００７ ０．０ｏｌ ３３．８
表４超纯净钢低压转子与普通低压转子中气体（Ｘ １０ ）和夹杂物含量的对比
Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ（Ｘ １０ ）ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ
ｕｌｔｒａ－Ｐｕｒｅ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｒｏｒｇｌｎｇ
Ａ（硫化物类）
材料 位置
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
Ｂ（氧化铝类）
粗
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
Ｃ（硅酸盐类） Ｄ（球状氧化物类）
晶粒
粗
１．０
１．０
０．５
１．０
２．０
Ｈ
０．６
０．６
１．０
．
０
９
ｌ３
１４
７
ｌ０
Ｎ
粗
４６
４０
５８
５２
４８
细
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
细
０，５
０．５
０．５
０．５
１．０
细
１．０
１．０
０．５
０．５
１．０
粗
０．５
０．５
０．０
１．０
０．５
细
０．５
０．５
０．５
０．５
ｌ，０
０．５
０．５
０．０
０．５
０．５
６．０
５．５
５．５、７．５
６．０
５．５
超纯 ＬＮ（ＧＬ同端） ０
８
净钢
低压
转子
径Ｘ１ ０
５
．
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．９
０．６
０．５
ｌ３
ｌ８
ｌ９
４３
４２
４５
１．０
０．５
１．０
０．５
１．０
１．０
１．０
０．５
１．０
０．５
１．０
０．５
２．０
１．５
１．５
１．０
２．０
１．０
１．０
０．５
１．０
０．５
０．５
０．５
６．０
６．５
５．５
轴颈中心Ｍ ０．８
纵ＧＬ
纵Ｌｌ
０．６
０．５
７
１４
ｌ３
５９
５０
５０
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
１．０
０．５
１．０
１．０
０．５
１．０
１．０
０．５
１．０
０．５
１．０
１．０
０．５
０．５
０．５
１．０
０．５
０．５
１．０
５．５
６．５
６．０
普通
低压
转子
径Ｘ１
径Ｘ２
径Ｘ３
径Ｘ４
０．６
０．４
０．５
０．４
ｌｌ
１６
ｌ９
ｌ０
４７
５０
４２
５０
０．５
０．５
０
５
．
０．５
０．５
０．５
１．０
０．５
１．０
１．５
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
１．０
０．５
０．５
０．５
０．５
０．５
０，５
０．５
１．０
６．０
５．５
５．５
６，０ ０．５
轴颈中心Ｍ ０．５ １．０ ０．５ １．０ ２．０ １．５ ０．５ ０．５ ５．５
４．３性能
强度不均匀的问题。从表５中试验数据分析可
见，表面性能（纵向、径向、切向）与中心性能十分
在普通转子锻件中，固溶于铁素体中的Ｍｎ
有提高淬透性的作用，超纯净钢中十分低的Ｍｎ
含量，是否会使大型转子锻件心部不能被淬成均
匀一致的贝氏体组织而出现铁素体组织呢？常规
钢的Ｍｎ含量为０．２０％～０．４０％，能增加一定的
淬透性，但ＮｉＣｒＭｏＶ钢的淬透性主要是由大量的
Ｎｉ和Ｃｒ、Ｍｏ合金元素决定的，Ｍｎ含量的减少对
淬透性有一定影响，但影响程度不大。从表５超
纯净转子的强韧性数据可见，转子表面和心部同
相近，沿转子轴向（从顶部到底端）和切向（锻件
圆周）的强度数据都比较均匀，说明超纯净钢低
压转子与普通低压转子同样具有很好的强度均匀
性。同时超纯净钢低压转子具有更优的韧性指
标，尤其是ＦＡＴＴ５０和上平台功指标明显好于普
通低压转子。
４．４断裂韧性
从表５中断裂韧性数据可知，超纯净钢低压
转子室温下的断裂韧性达到了较高的水平，这进
一
样被淬成均匀一致的贝氏体组织。
国外早期的超纯净钢转子锻件曾存在沿径向
步增加了转子锻件的使用可靠性。
９
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《大型铸锻件》
ＨＥＡＶＹ ＣＡＳ，ｎＮＧ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩＮＧ
表５纯净钢低压转子和普通低压转子的力学性能对比
Ｔａｂｌｅ ５ Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｋａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｕｌｔｒａ－Ｐｕｒｅ
ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｏｌｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｒｔｏｒ ｆ０咖
材料 位置 Ｒｐｏ．２／ＭＰａ Ｒ ／ＭＰａ Ａ （％） ｚ（％） ＡＫｗ／Ｊ Ｏ／℃ 上平台功／ｊ Ｋ／Ｃ／ＭＰａ．ｍｌ／２
纵ＧＬ ８２５ ９４０ ２３ ７４ ２１４ ２３２ ２０９
纵Ｌｌ ８２ｏ ９３５ ２２ ７７ ２５８ ２７２ ２６７
纯净钢 径Ｘｌ ８３Ｏ ９４０ ２１ ７３ ２０ｏ ２ｏ６ ．１２８ ２ｌＯ
低压 径Ｘ２ ８００ ９ｌＯ ２０ ７３ ｌ５４ ｌ９６ ．１３５ ２Ｏ６
转子 径Ｘ３ ８ｌ５ ９ｌＯ ２０ ６９ ２２６ ２２４
－
ｌ０ｏ ２ｌ８
径Ｘ４ ７９５ ９１０ ｌ９ ６４ ２Ｏ４ ２１６ －９６ ｌ９２ ｌ９６～２ｌ７
轴颈中心Ｍ ８ｌＯ ９３０ ２３ ７ｌ ｌ９５ ２Ｏ６ ｌ８９ －５ｌ ２ｏ６
纵ＧＬ ７７５ ８９５ ２２ ７５ ２ｌ８ ２２０ ２０４
纵Ｌｌ ８ｌ５ ９２０ ２４ ７５ ２１４ ２３６ ２ｌ８
径ｘｌ ８０ｏ ９ｌＯ ２１ ７２ ２７８ ２７８ 一ｌｏ４ １７６．
普通低
压转子 径Ｘ２ ８１０ ９Ｏ５ ２ｌ ６９ １７４ ｌ８Ｏ －９３ ｌ８８
径Ｘ３ ８２５ ９ｌ５ ２２ ７２ ｌ９０ ｌ９２ －８４ ｌ８３
径Ｘ４ ８ｌＯ ９ｏｏ ２ｌ ７２ ｌ８Ｏ ２０４ －７５ ２５６
轴颈中心Ｍ ８Ｏ５ ９ｌＯ ２４ ７ｌ ｌ８８ ｌ８２ １６８ ４４ ｌ８Ｏ
４．５脆化试验
为了检验脆化倾向，我们分别对超纯净钢低
压转子和普通低压转子的径向部位进行了步冷脆
化试验。从图３、图４可见，超纯净钢低压转子在
经过脆化试验后，冲击功无明显下降，而普通低压
转子在经过脆化试验后，冲击功下降显著。从这
方面可以充分证明超纯净钢低压转子具备很好的
抗脆化倾向。
４．６超声波探伤
该转子的最终超声波探伤结果达到标准要
求，未发现 １．６ ｍｍ以上记录缺陷。说明超纯净
温度／＇Ｃ
图４普通低压转子脆化试验
Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｅｍｂｒｉｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｉｌ
ｎｏｒｍａｌ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｌ ｎｇ
钢低压转子具备良好的组织均匀性、坚实性和纯
净度。
５结论
已用超纯净３．５％ＮｉＣｒＭｏＶ钢成功制造了整
体低压转子。有效控制了Ｍｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓｎ等杂质元
素含量，完全达到了．，系数＜ｌ０的目标。该转子
具有良好的成分均匀性和力学性能均匀性，并具
温度／＇Ｃ
图３超纯净钢低压转子脆化试验
有良好的抗脆化倾向。
Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｅｍｂｒｉｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｉｌ ｕｌｔｒａ－Ｐｕｒｅ
责任编辑龙礼建
ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｆｏｒｇｉｎｇ
ｌＯ