彭建强 刘新新 吕振家 韩 亮 徐 勤

(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江150046)

对于合金钢而言，一般规律是强度越高，则塑韧性越低，很难使钢兼具高强度和高韧性。然而，在实际生产中，汽轮机定中心梁等部件要求材料具有极高的强度，同时还要求材料具有很高的韧性。因此，国内外对高强度、高韧性合金钢都开展了广泛而深入的研究工作。目前，国内外广泛使用的高强度、高韧性合金钢有30CrNi4MoA、40CrNiMoA、5NiCrMoV等[1-2]。

研究表明，使合金钢实现高强度、高韧性的手段主要有两种：(1)高的Ni含量，同时提高强度和韧性；(2)优化热处理工艺，尤其是回火工艺，使钢获得合适的组织，同时提高强度和韧性。

本文介绍了一种高Ni含量的合金钢，简称5Ni-1Cr-MoVNb钢，在介绍其成分设计、性能要求、相变点的基础上，详细分析了奥氏体化温度、回火温度等对材料性能的影响，获得了最佳热处理工艺，同时通过试验验证了这种钢没有回火脆性倾向。

1 钢的成分设计及性能要求

1.1 合金元素对钢性能的影响

Ni、Cr、Mo、V、Nb等主要合金元素对钢性能的影响如下[3-5]：

Ni是奥氏体形成元素，扩大铁碳相图中的奥氏体区域，能够显著提高钢的淬透性，大大提高钢的强度。从图1可以看出，随着Ni含量的提高，钢的屈服强度显著提高，当Ni含量为4%时，抗拉强度可达到900 MPa。在显著提高钢强度的同时，Ni几乎不降低钢的韧性。

图1 Ni含量对0.08C-Cr-Mo-V钢强度的影响Figure 1 Effect of Ni content on strength of 0.08C-Cr-Mo-V steel

Cr的主要作用：(1)在高温时使钢表面形成稳定的氧化物，显著提高钢的抗氧化能力；(2)Cr是强碳化物形成元素，通过形成M23C6型碳化物，显著提高钢的强度。……