本發(fā)明涉及鑄鋼件生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
G17CrMo9-10材料是一種低合金材料，主要用于發(fā)電設(shè)備主力機型的燃氣輪機，目前存在廣闊的市場前景。但是，作為大型鑄鋼件，由于鑄件的噸位、壁厚較大，該材料在生產(chǎn)的過程中存在力學性能不穩(wěn)定，本體硬度控制偏差過大的問題，有待盡快解決。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有必要提出一種強度高、硬度高、綜合性能優(yōu)良的G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件。
還有必要提出一種G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件的生產(chǎn)方法。
一種G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件,所述G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件的化學成分為C：0.13～0.20％、Si≤0.60％、Mn：0.50～0.90％、S≤0.020％、P≤0.020％、Cr：2.00～2.50％、Mo：0.9～1.20％、Ni：0.2～0.4％、V<0.05％、Cu<0.3％，余量為鐵。
優(yōu)選的，所述G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件的化學成分為C：0.16～0.19％、Si：0.30～0.50％、Mn：0.60～0.85％、S≤0.015％、P≤0.019％、Cr：2.15～2.45％、Mo：0.92～1.10％、Ni：0.2～0.4％、V<0.05％、Cu<0.3％，余量為鐵。
一種G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件的生產(chǎn)方法,包括熱處理過程，所述熱處理過程包括進爐、淬火、回火、鑄件缺陷檢測及焊補、過程焊后消應(yīng)力、最終焊后消應(yīng)力步驟；
進爐：將鑄件送入熱處理爐，以＜100℃/h的升溫速度加熱到AC3+(50～100)℃,保溫時間按照鑄件的最大壁厚計算，計算方法為最大壁厚乘以1h/25mm，
AC3(℃)＝910℃-203℃*(％C)1/2-15.2℃*(％Ni)+44.7℃*(％Si)+104℃*(％V)+31.5℃*(％Mo)；
淬火：將鑄件出爐后迅速進入淬火液淬火，保持鑄件進入淬火液時的溫度＞750℃，淬火液的溫度＜40℃，淬火介質(zhì)采用濃度為10％～12％的PAG聚合物，淬火時間按照鑄件的最大壁厚計算，計算方法為最大壁厚乘以2min/mm，以降低鑄件變形和開裂的風險；
回火：將鑄件再次送入熱處理爐內(nèi)，以＜70℃/h的升溫速度，將鑄件加熱到720±10℃，保溫，然后以＜70℃/h的速度降溫冷卻，冷卻至＜260℃出爐空冷，回火保溫時間按照鑄件的最大壁厚計算，計算方法為最大壁厚乘以2min/mm；
鑄件缺陷檢測及焊補：對鑄件進行缺陷檢測，并焊補；
過程焊后消應(yīng)力：將焊補后的鑄件進熱出爐進行過程高溫消應(yīng)力，過程高溫消應(yīng)力的保溫溫度為680±10℃，保溫時間根據(jù)鑄件的焊補區(qū)的最大壁厚計算，計算方法為焊補區(qū)的最大壁厚乘以2min/mm，然后將鑄件以＜70℃/h的速度降溫冷卻，冷卻至＜260℃出爐空冷；
最終焊后消應(yīng)力：將經(jīng)過程中的焊后消應(yīng)力步驟處理后的鑄件再次進熱出爐進行最終高溫消應(yīng)力，最終高溫消應(yīng)力的保溫溫度700±5℃，保溫時間按照鑄件最大壁厚計算，計算方法為鑄件的最大壁厚*2min/mm，然后將鑄件以＜70℃/h的速度降溫冷卻，冷卻至＜260℃出爐空冷。
優(yōu)選的，所述熱處理爐的爐內(nèi)溫度均勻性偏差<10℃。
優(yōu)選的，還在所述鑄件底部與熱處理爐之間支放墊鐵，所述墊鐵的高度≥700mm。
本發(fā)明通過在常規(guī)的低合金材料鑄鋼件中加入Ni元素，從而大幅度提高鑄件的強度，并且，鑄鋼件在制備的過程中淬火操作時，Ni元素的加入能夠提高鑄件的淬透性，使得淬火后鑄件的性能優(yōu)良。
具體實施方式
本發(fā)明實施例提供了一種G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件,所述G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件的化學成分為C：0.13～0.20％、Si≤0.60％、Mn：0.50～0.90％、S≤0.020％、P≤0.020％、Cr：2.00～2.50％、Mo：0.9～1.20％、Ni：0.2～0.4％、V<0.05％、Cu<0.3％，余量為鐵。
進一步的，所述G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件的化學成分為C：0.16～0.19％、Si：0.30～0.50％、Mn：0.60～0.85％、S≤0.015％、P≤0.019％、Cr：2.15～2.45％、Mo：0.92～1.10％、Ni：0.2～0.4％、V<0.05％、Cu<0.3％，余量為鐵。
本發(fā)明通過在常規(guī)的低合金材料鑄鋼件中加入Ni元素，從而大幅度提高鑄件的強度，并且，鑄鋼件在制備的過程中淬火操作時，Ni元素的加入能夠提高鑄件的淬透性，使得淬火后鑄件的性能優(yōu)良。
本發(fā)明中區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)還在于，本技術(shù)方案通過控制鑄鋼件產(chǎn)品的碳當量Ceq，進而根據(jù)Ceq來控制鑄件的強度、硬度，以提高鑄件的力學性能。因為Ceq是由多種元素影響得到綜合參數(shù)值，比較于通過控制單一元素來控制鑄件的某一性能，Ceq更能反映鑄件的綜合性能。
本發(fā)明還提出一種G17CrMo9-10材料的大型鑄鋼件的生產(chǎn)方法,包括熱處理步驟，所述熱處理步驟包括進爐、淬火、回火、鑄件缺陷檢測及焊補、過程焊后消應(yīng)力、最終焊后消應(yīng)力；
進爐：將鑄件送入熱處理爐，以＜100℃/h的升溫速度加熱到AC3+(50～100)℃,保溫時間按照鑄件的最大壁厚計算，計算方法為最大壁厚乘以1h/25mm，
AC3(℃)＝910℃-203℃*(％C)1/2-15.2℃*(％Ni)+44.7℃*(％Si)+104℃*(％V)+31.5℃*(％Mo)；
其中AC3為奧氏體化溫度，根據(jù)鑄件成分不同，AC3依據(jù)上述公式計算得到，從而根據(jù)鑄件的化學成分來控制溫度，這樣更有利于對鑄件的性能的控制。
淬火：將鑄件出爐后迅速進入淬火液淬火，保持鑄件進入淬火液時的溫度＞750℃，淬火液的溫度＜40℃，淬火介質(zhì)采用濃度為10％～12％的PAG聚合物，淬火時間按照鑄件的最大壁厚計算，計算方法為最大壁厚乘以2min/mm，以降低鑄件變形和開裂的風險；
回火：將鑄件再次送入熱處理爐內(nèi)，以＜70℃/h的升溫速度，將鑄件加熱到720±10℃，保溫，然后以＜70℃/h的速度降溫冷卻，冷卻至＜260℃出爐空冷，回火保溫時間按照鑄件的最大壁厚計算，計算方法為最大壁厚乘以2min/mm；
鑄件缺陷檢測及焊補：對鑄件進行缺陷檢測，并焊補；
過程焊后消應(yīng)力：將焊補后的鑄件進熱出爐進行過程高溫消應(yīng)力，過程高溫消應(yīng)力的保溫溫度為680±10℃，保溫時間根據(jù)鑄件的焊補區(qū)的最大壁厚計算，計算方法為焊補區(qū)的最大壁厚乘以2min/mm，然后將鑄件以＜70℃/h的速度降溫冷卻，冷卻至＜260℃出爐空冷；
此步驟中對過程高溫消應(yīng)力時溫度、時間根據(jù)焊補區(qū)的最大壁厚計算，因為焊補區(qū)的厚度存在比鑄件的最大壁厚要厚或要薄的現(xiàn)象，所以此步驟依據(jù)焊補區(qū)的最大厚度來控制溫度和時間，從而使得焊補區(qū)消應(yīng)力充分、徹底。
最終焊后消應(yīng)力：將經(jīng)過程中的焊后消應(yīng)力步驟處理后的鑄件再次進熱出爐進行最終高溫消應(yīng)力，最終高溫消應(yīng)力的保溫溫度700±5℃，保溫時間按照鑄件最大壁厚計算，計算方法為鑄件的最大壁厚*2min/mm，然后將鑄件以＜70℃/h的速度降溫冷卻，冷卻至＜260℃出爐空冷。
此步驟為對鑄件的最終消應(yīng)力，所以溫度和時間依據(jù)鑄件最大壁厚計算，而且該溫度700±5℃大于過程高溫消應(yīng)力的680±10℃，不僅能對鑄件進行徹底的消應(yīng)力，而且，對于焊補區(qū)也進行了再次的補充消應(yīng)力，避免焊補區(qū)仍然存在殘余應(yīng)力。
進一步，所述熱處理爐的爐內(nèi)溫度均勻性偏差<10℃，且鑄件放在熱處理爐的有效加熱區(qū)內(nèi)，鑄件與四周爐膛距離＞500mm，避開火道。
進一步，還在所述鑄件底部與熱處理爐之間支放墊鐵，所述墊鐵的高度≥700mm，兩平行擺放墊鐵間距500mm。以防止鑄件局部過熱
對采用上述方法生產(chǎn)的鑄件進行抽樣，并對樣品進行化學成分檢測和分析，得到下表：
上表中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni元素含量及其他性能參數(shù)是通過化學成分分析、檢測得到的，而碳當量Ceq是根據(jù)以下公式計算得到的：
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
可知，碳當量是由多種元素的綜合性能體現(xiàn)，表中可以看出，當碳當量≥0.93時，鑄件的各項性能參數(shù)均優(yōu)異，從而使得之間的綜合性能優(yōu)良。
本發(fā)明實施例方法中的步驟可以根據(jù)實際需要進行順序調(diào)整、合并和刪減。
本發(fā)明實施例裝置中的模塊或單元可以根據(jù)實際需要進行合并、劃分和刪減。
以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。