為了更加有效利用能源資源，火力發(fā)電廠正在積極進行提高發(fā)電效率和節(jié)能技術(shù)的開發(fā)等。為了開發(fā)出強度和韌性比以往的2.25CrMoV鋼更高的大型鍛造件用耐熱鋼，日本三菱重工公司以10Cr鋼為基礎(chǔ)進行了新型圓盤用耐熱鋼的開發(fā)

關(guān)于圓盤材的蠕變斷裂特性，要求確保蠕變斷裂強度能比2.25CrMoVbN材提高耐熱溫度20℃。關(guān)于圓盤材的合金組成，為改善材料的高溫強度和韌性，以10Cr鋼為基礎(chǔ)，優(yōu)化C和Ni等合金元素的添加量。當(dāng)Ni的添加量增大時，會導(dǎo)致高溫強度的下降，但另一方面它有助于提高韌性，因此對于燃氣渦輪機圓盤的材料特性，為確保大型圓盤中心部的韌性，決定將Ni的添加量從0.6%提高到0.75%。

使用本開發(fā)鋼10.3Cr1.5Mo0.75NiVNbN鋼試制了φ1950mm×240tmm、調(diào)質(zhì)重量大約6t的實際圓盤材。10.3Cr1.5Mo0.75NiVNbN鋼的生產(chǎn)方法采用爐外精煉和電渣重熔法。先制成9t的鋼錠，然后對鋼錠進行鐓鍛、粗鐓和精整鍛造，再進行調(diào)質(zhì)形狀加工，最后制作成調(diào)質(zhì)重量為6t左右、最大直徑為1950mm的大型圓盤材。

淬火條件為在1080℃保持14h后進行油淬火。為使屈服強度達到780MPa，因此在675℃下進行回火，保持26h后進行爐內(nèi)冷卻。1080℃~400℃間的平均冷卻速度分別為，表層部：22.6℃/min；中心部：9.0℃/min。

關(guān)于生產(chǎn)的圓盤質(zhì)量和材料特性，對具有代表性的部位進行了化學(xué)成分分析和光學(xué)顯微鏡組織觀察。關(guān)于機械特性，進行了抗拉試驗、沖擊試驗、斷裂韌性試驗、低循環(huán)疲勞試驗和蠕變斷裂試驗。另外，在進行機械特性調(diào)查之前，對圓盤進行了磁粉探傷檢查和超聲波探傷檢查。

根據(jù)10.3Cr1.5Mo0.75NiVNbN鋼的化學(xué)組成，采用爐外精煉和電渣重熔法試制了最大直徑1950mm、調(diào)質(zhì)重量為6t左右的實際圓盤材，對圓盤表層部和中心部這些不同位置中的冶金性能和機械性能進行了調(diào)查。結(jié)果可知，雖然圓盤為大型鋼錠，但看不到圓盤各位置中的化學(xué)成分有變化，成分非常均勻，表層部和中心部的機械性能也沒有大的差別，材質(zhì)均勻。另外，試制的開發(fā)鋼圓盤的韌性好，其斷裂韌性值是以往的2.25CrMoVbN鋼圓盤材的1.2倍。480℃-105的蠕變斷裂強度比較表明，開發(fā)鋼的應(yīng)力比2.25CrMoVbN鋼圓盤材的提高1.3倍，耐熱溫度提高20℃。