燃氣輪機技術(shù)及其聯(lián)合循環(huán)的飛速發(fā)展，完全改變了燃氣輪機最初只能作為緊急備用電源和調(diào)峰機組適用的功能。目前，燃氣輪機除具上述功能外，還可以攜帶基本負荷和中間負荷，其調(diào)峰性能好，大有取代常規(guī)燃煤蒸汽輪機電站的趨勢。近年來，燃煤的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)和流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)等潔凈煤發(fā)電技術(shù)的蓬勃進展，都與燃氣輪機的發(fā)展密切相關(guān)。
X12CrMoWVNbN10-1-1鋼具有良好的鍛造性、淬透性、抗氧化性、焊接性和持久韌性，是重型燃氣輪機的主要部件—渦輪盤的選用材料，其國產(chǎn)化對我國打破國外的技術(shù)封鎖具有重大的意義。中國第一重型機械股份公司自2008年就開始采用雙真空方式制造12%Cr超超臨界轉(zhuǎn)子，但采用此種方式生產(chǎn)的鋼錠冷卻時間長，鑄態(tài)組織晶粒粗大，偏析嚴重，很難保證鍛件的均質(zhì)性，而電渣重熔鋼錠冷卻速度快，鋼錠成分均勻、組織致密、夾雜物少，因此采用電渣重熔方式制造12%Cr鋼錠成為必然趨勢。一重將12%Cr廢轉(zhuǎn)子鍛件改鍛成自耗電極，采用2010年新上的120t電渣爐進行電渣重熔冶煉，并經(jīng)過鍛造得到了輪盤試制鍛件，粗加工后鍛件規(guī)格為Φ1900mm×500mm。研究人員主要研究了此輪盤試制鍛件的徑向不同位置的微觀組織差異，并探討了其對力學性能的影響。
試驗材料取自于經(jīng)過鍛后熱處理的X12CrMoWVNbN10-1-1燃氣輪機渦輪盤試制鍛件，鍛后在700℃長時等溫退火處理。分別于鍛件冒口側(cè)端面最外邊緣、1/2R、心部三個位置取料進行實驗分析。
性能熱處理工藝參數(shù)：淬火溫度為1070℃，第一次回火溫度為585℃，第二次回火溫度為695℃。用Axiovert200MAT型光學顯微鏡和Quanta400型掃描電鏡觀察分析夾雜物、鍛后熱處理態(tài)組織及性能等；將熱處理后的材料加工成標準拉伸試樣和沖擊試樣，用CSS-44300型電子萬能試驗機測試其室溫和600℃的拉伸性能，用CBD-500型電子式擺錘沖擊試驗機測試其室溫沖擊性能。試驗結(jié)果表明：
?。?）采用120t電渣爐電渣重熔冶煉并鍛造得到的規(guī)格為Φ1900mm×500mm的X12CrMoWVNbN10-1-1輪盤試制件，其成分、組織及力學性能比較均勻。
?。?）輪盤試制件冒口端O含量較高，體現(xiàn)在鍛件中Mn、Cr的氧化物夾雜較多，且鍛件邊緣較多，心部略少。氧化物夾雜在拉伸尤其是高溫拉伸變形過程中容易形成孔洞和裂紋，成為主要的裂紋源之一，影響了材料的拉伸性能，而沖擊性能主要與δ-鐵素體有關(guān)。
?。?）經(jīng)過長時的等溫鍛后熱處理能夠?qū)崿F(xiàn)完全的擴散型相變，得到鐵素體+碳化物的組織，切斷了組織遺傳，為后續(xù)的粗加工和熱處理等做好了準備，性能熱處理組織為回火馬氏體+碳化物+少量鐵素體。