本课题研究透平压缩机铸造叶轮的材料及铸造、热等静压、真空热处理等工艺,部分取代焊接叶轮和铣制造叶轮,对于节约能源及材料、降低成本、缩短制造周期具有重要意义。 本试验的材料为ZG0Cr13Ni5Mo2Cu2Nb,即通常所说的FV520(B)。铸造方法包括熔模静铸及熔模离心铸造。铸造后进行热等静压及真空热处理。试验分析了冶炼及铸造工艺对ZG0Cr13Ni5Mo2Cu2Nb钢力学性能及叶轮成形质量的影响。ESR钢料真空自耗凝壳炉中蜡型离心铸造为最佳的熔炼及铸造方案。 首次在国内创造性将热等静压工艺用于铸造马氏体沉淀硬化不锈钢叶轮,提高了铸钢叶轮的强度、塑性、韧性及疲劳抗力。均匀化处理可使钢的化学成分进一步均匀化,显微组织也进一步均匀化和细化,从而改善铸钢的综合力学性能。 ZG0Cr13Ni5Mo2Cu2Nb钢固溶化温度较锻钢偏高,以1100℃固溶处理为最佳。为兼顾叶轮热处理变形程度及降低成本,采用1050℃固溶化处理亦可。中间处理温度升高,材料强度及硬度提高,塑性及韧性变化不大或有所降低。即一般说来采用750℃调整易得到较高的塑性及韧性而采用850℃调整则易得到较高的强度。 ZG0Cr13Ni5Mo2Cu2Nb钢的强度峰值时效温度为450℃～500℃之间,610℃～640℃为该钢韧性峰值时效温度。当时效温度超过640℃～650℃后由于逆变奥氏体数量增加,在时效冷却过程中,部分稳定性差的逆变奥氏体发生转变导致材料强度随时效温度的提高而增加,塑性及韧性则随时效温度的继续提高而降低的反常现象发生。