本发明属于热处理，尤其涉及一种用于630℃以上超超临界汽轮机转子锻件的热处理方法。
背景技术：
1、超超临界火电机组是目前世界上成熟先进的发电技术，具有显著的高效、节能和环保优势，当今发达国家都竞相采用和发展该项新技术。中国清洁煤发电技术亦以发展超超临界火电机组为主要方向，同时发展该技术也是解决电力短缺、提高能源利用率和治理环境污染等问题的最现实和有效的途径。在热力系统不变的情况下，目前的机组初参数由31mpa/600℃/620℃/620℃提高到35mpa/615℃/630℃/630℃，发电煤耗可降低约3g/kwh；机组初参数进一步提高到35mpa/630℃/650℃/650℃，发电煤耗可再降低约2g/kwh。目前，已经投入商业运行的机组的最高进汽温度已经达到620℃，国内也已经不再批准620℃以下火电项目，未来发展方向将是630℃、650℃及700℃以上火电机组项目。
2、随着机组参数的提高，适用于620℃以上的9-12cr铁素体耐热钢被不断开发及应用，9-12cr系列超超临界马氏体耐热钢材质被作为630℃以上超超临界火电机组大型汽轮机锻件的备选材料之一。由于大型锻件锻造后晶粒度普遍粗大，均匀性差，影响探伤灵敏度及综合性能。因此需要依靠热处理对产品进行最大限度的组织与性能优化，所以合理的热处理工艺对锻件产品的质量至关重要。
3、传统的汽轮机转子的热处理工艺通常包括淬火，低温回火和高温回火。淬火过程需要在高温进行热处理，使得合金元素更加充分的固溶在基体中，然后多采用风冷或油冷等较快的冷却方式冷却至室温，保证淬火强度，后进行两次回火，析出m23c6，mx等析出相，起到析出强化效果，但该热处理方式下不能对晶粒起到细化作用。630℃超超临界汽轮机锻件材料需要更优异的组织稳定性，更细更均匀的晶粒尺寸，更高的综合性能，包括拉伸强度、冲击性能等。目前，大型超超临界汽轮机转子锻件在现有热处理工艺下的晶粒尺寸粗大，综合性能较差，尤其是冲击较低，无法满足9-12cr系超超临界马氏体耐热钢锻件产品对综合性能的要求，需要对传统热处理工艺进行优化，以期依靠优良的热处理工艺对锻件进行组织优化，获得优良的综合力学性能。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于630℃以上超超临界汽轮机转子锻件的热处理方法，通过制定合理的细晶退火、正火和回火热处理工艺制度，消除组织遗传性，细化晶粒，解决9-12cr材质锻件因组织遗传性导致晶粒粗大、综合性能较差的问题，满足产品对综合性能的要求。
2、一方面，本发明实施例提供了一种用于630℃以上超超临界汽轮机转子锻件的热处理方法，包括以下步骤：
3、s1：细晶退火热处理；
4、s2：正火热处理；
5、s3：回火热处理。
6、所述细晶退火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件炉冷至80℃以下；置入200～250℃高温炉，保温5～8h，以≤50℃/h的速率升温至800℃，保温3～5h；再以80℃/h～200℃/h的速率升温至1000～1050℃，均热保温10～16h；炉冷至平衡转变温度进行等温处理；炉冷至室温。
7、进一步地，所述超超临界汽轮机转子锻件为9-12cr材质。
8、进一步地，所述正火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入200～250℃高温炉，保温5～8h；以≤50℃/h的速率升温至800℃，保温3～5h；再以80℃/h～200℃/h的速率升温至1050～1150℃，均热保温10-16h；以70～150℃/h的速率炉冷至890～910℃，后鼓风冷却至80℃以下。
9、进一步地，所述回火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入80～150℃回火炉，保温5～8h；以≤50℃/h的速率升温至660～720℃，保温10-24h；以≤50℃/h的速率炉冷至150℃以下。
10、进一步地，所述平衡转变温度为700～750℃，所述等温处理时间为100～150h。
11、进一步地，所述超超临界汽轮机转子锻件的微观组织为回火马氏体+细小的析出相，所述析出相为细小的m23c6+细小的mx+纳米级富cu相、细小的m23c6+细小的mx或细小的m23c6+细小的crtan+纳米级富cu相中的一种。
12、进一步地，所述正火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入200～250℃高温炉，保温5h；以≤50℃/h的速率升温至800℃，保温5h；再以80℃/h～200℃/h的速率升温至1050～1150℃，均热保温10～14h；以70～150℃/h的速率炉冷至890～910℃，后鼓风冷却至80℃以下。
13、进一步地，所述回火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入80～150℃回火炉，保温5h；以≤50℃/h的速率升温至660～720℃，保温14～16h；以≤50℃/h的速率炉冷至150℃以下。
14、进一步地，所述细晶退火热处理工艺中，以100℃/h～150℃/h的速率升温至1000～1050℃。
15、进一步地，所述正火热处理工艺中，以100℃/h～150℃/h的速率升温至1050～1150℃。
16、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
17、1、在正火热处理之前，进行细晶退火热处理。首先先缓慢加热至800℃保温以达到锻件均温，此温度处于奥氏体转变区下限温度，在此温度下长时等温不会造成奥氏体晶粒粗化。然后通过较快速的升温速率(80℃/h～200℃/h)升温至1000～1050℃进行奥氏体化，能够增加奥氏体形核数量，同时在该温度区间重新奥氏体化可以起到细化晶粒的作用，在后续的700～750℃长时等温实现充分的等温转变获得铁素体+珠光体组织，打破马氏体的组织遗传，从而在后续正火后获得较为均匀、细小的晶粒，提高锻件的综合性能，提高探伤敏感性。同时在锻后进行细晶退火热处理也能起到消除锻件应力，预防转子开裂的效果。
18、2、正火处理，在高温保温后缓慢冷却至890～910℃，在这个温度区间内会析出细小弥散的mx析出相，主要为nb、v的碳氮化物。此时m23c6等析出相还未析出，优先析出的mx析出相将碳固定下来，从而在后续高温回火时能有效抑制m23c6等碳化物的长大，从而使得组织更加细小弥散，起到提高力学性能的作用，满足630℃以上9-12cr系超超临界汽轮机转子锻件对性能的高要求。
19、3、对于超超临界汽轮机转子锻件的热处理，一般采用正火+低温回火+高温回火的热处理流程，本发明采用细晶退火+正火+回火的工艺，无须570℃左右的低温回火。现有工艺普遍认为耐热钢转子锻件在正火后组织中会有一定量的残余奥氏体，需要经过一次低温回火将残余奥氏体消除。但本发明的正火处理后的残余奥氏体含量极低，<5％，无需增加一步低温回火。
20、4、本发明采用细晶退火+正火+回火后的超超临界汽轮机转子锻件常温性能超超临界汽轮机转子锻件常温性能屈服强度(rp0.2)大于730mpa，屈服强度(rp0.02)大于690mpa，抗拉强度大于800mpa，延伸率16％以上，断面收缩率50％以上，冲击功大于50j，晶粒度达到4级。630℃的屈服强度(rp0.2)大于340mpa，抗拉强度大于410mpa，延伸率21％以上，断面收缩率75％以上，630℃、170mpa蠕变断裂时间大于2076h，综合性能优异。本发明操作简单，在630℃以上9-12cr系超超临界汽轮机转子锻件生产中易于实施。
21、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
1.一种用于630℃以上超超临界汽轮机转子锻件的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述超超临界汽轮机转子锻件为9-12cr材质。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述正火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入200～250℃高温炉，保温5～8h；以≤50℃/h的速率升温至800℃，保温3～5h；再以80℃/h～200℃/h的速率升温至1050～1150℃，均热保温10-16h；以70～150℃/h的速率炉冷至890～910℃，后鼓风冷却至80℃以下。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述回火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入80～150℃回火炉，保温5～8h；以≤50℃/h的速率升温至660～720℃，保温10-24h；以≤50℃/h的速率炉冷至150℃以下。
5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述平衡转变温度为700～750℃，所述等温处理时间为100～150h。
6.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述超超临界汽轮机转子锻件的微观组织为回火马氏体+细小的析出相，所述析出相为细小的m23c6+细小的mx+纳米级富cu相、细小的m23c6+细小的mx或细小的m23c6+细小的crtan+纳米级富cu相中的一种。
7.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，所述正火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入200～250℃高温炉，保温5h；以≤50℃/h的速率升温至800℃，保温5h；再以80℃/h～200℃/h的速率升温至1050～1150℃，均热保温10～14h；以70～150℃/h的速率炉冷至890～910℃，后鼓风冷却至80℃以下。
8.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，所述回火热处理工艺为：将所述超超临界汽轮机转子锻件置入80～150℃回火炉，保温5h；以≤50℃/h的速率升温至660～720℃，保温14～16h；以≤50℃/h的速率炉冷至150℃以下。
9.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，所述细晶退火热处理工艺中，以100℃/h～150℃/h的速率升温至1000～1050℃。
10.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，所述正火热处理工艺中，以100℃/h～150℃/h的速率升温至1050～1150℃。
