专利名称：一种大型轴类锻件的环保热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴件热处理技术领域，具体涉及大型轴类锻件的环保热处理工艺。
背景技术：
传统的大型零部件淬火所使用的淬火介质多用自来水和油类。由于水的特性是在 高温区和低温区冷却速度较快，而提高水温又使蒸汽膜产生速度过快，因此采用水作淬火 介质时热处理工艺条件控制困难，且容易出现淬裂等缺陷；由于油的冷却速度较慢，用于中 碳低合金钢类大型部件的淬火处理时，经常出现零件淬火不硬或淬硬层浅等问题，更为重 要的是，油作为淬火介质，污染严重。大型轴类部件多为承载的关键部件，服役条件复杂，且承受载荷大，因此其热处理 工艺要求严格。大型轴类零件的热处理工艺的技术难点如下(1)工件重量重，截面尺寸 大，油冷容易因淬不硬而出现性能偏低，水冷因应力较大而出现变形甚至裂纹；(2)大型轴 类零件(如曲轴、转子等)尺寸差别大，使热处理工艺控制困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大型轴类锻件的环保热处理工艺，以解决 大型轴类零件采用水冷容易出现变形甚至缺陷、采用油冷容易产生硬度偏低及环境污染等 问题；以及解决大型轴类零件重量大、截面尺寸变化大，热处理后性能不均等问题。为实现上述发明目的，本发明采用如下所述技术方案
该方案采用传统的井式热处理炉，采用市售水溶性淬火介质PAG或BW来替代传统的油 和自来水，严格控制加热速度、淬火温度、淬火时间、回火温度及冷却速度等工艺参数，使大 型轴类零件性能好，环境友好，其步骤如下
(1)、通过吊具将大型轴类零件垂直吊入热处理炉内，以30-60°C/小时的速度升温至 350-400°C，保温3. 5-4. 5小时；然后再以40_60°C /小时的速度升温至600-650°C，保温6_8 小时；
(2)、600-650°C保温后，以40-50°C/小时的速度升温至淬火温度850_970°C，进行保
(3)、将工件吊入装有淬火介质的淬火槽中，淬火处理；
(4)、淬火后，及时装炉回火；以20-30°C /小时的速度升温至250-450°C，进行保 温；然后以30-50°C的速度继续升温至回火温度550-670°C，均勻保温；
(5)、回火加热保温后，回火冷却速度控制在10-25°C之间，温度冷却150°C以下出炉空冷。
为更好的实施本发明创造，步骤2中，升温到淬火温度后，保温时间按照淬火工件 最大截面直径计算，以直径1一1. 5米的截面保温9-15小时计。为更好的实施本发明创造，步骤3中，以体积百分比计，淬火介质选取5-30%的BW 型淬火介质配以70-95%的水或3-15%的PAG型淬火介质配以85-97%的水。为更好的实施本发明创造，步骤3中，淬火介质温度控制在60°C以下。为更好的实施本发明创造，步骤3中，淬火时间按照淬火工件的最大截面直径控 制，并与淬火介质浓度有关；对直径1-1. 5米的工件，采用BW型淬火介质淬火时间按照 150-350分钟计算；采用PAG型淬火介质，淬火时间按照250-400分钟计算；淬火介质浓度 越大，淬火时间越短。为更好的实施本发明创造，回火前，应保持工件各部位温度均勻，温差控制在 + IO0Co为更好的实施本发明创造，步骤4中，回火升温至250-450°C时，保温时间与工件 的最大截面有关，对于直径1-1. 5米的截面，保温时间为8-20小时。为更好的实施本发明创造，步骤4中，回火升温至550-670°C时，保温时间与工件 的最大截面有关，对于直径1-1. 5米的截面，保温时间为40-46小时。本发明中所称BW型淬火介质为德国欧润克公司推出的水基淬火液0RNCQUENCH BW型淬火介质或德国德润宝(PETR0FER)公司生产；PAG型淬火介质由美国联合碳化公司 (UCONA)生产。由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下技术优势
该方案采用市售水溶性淬火介质PAG和BW代替传统淬火介质自来水，克服了自来水在 高温区和低温区冷却速度快且工艺控制困难的缺点，使工件淬硬均勻、可明显减少淬火变 形和开裂倾向；采用市售水溶性淬火介质PAG和BW代替油，使工件淬火时无油烟，可以避免 热处理车间的脏、黑、烟、火等，大大改善了工作条件，同时可以节省工件清洗成本等，给工 业生产带来高效、节能及环保的效益。
图1是材质为30CrMoV钢的大型转子的淬火工艺图； 图2是材质为25Cr2Ni4MoV钢的大型转子的淬火工艺图。
具体实施例方式结合图1，材质为30CrMoV钢、重量为28吨的大型转子的淬火工艺，具体工艺步骤 如下
⑴、采用卡头将大型转子垂直吊入热处理炉内，以40°C /小时的速度升温至 345士5°C，保温4小时；然后再以40°C /小时的速度升温至655士5°C，保温6. 5小时；
(2)、655°C保温后，以45°C/小时的速度升温至淬火温度950 士 5 °C，保温10小时；
(3)、迅速将大型转子垂直吊入淬火槽中，以体积百分比计，淬火槽中的淬火介质为8% PAG及92%的水，淬火介质温度控制在50°C以下，淬火270分钟；
(4)、吊出大型转子冷却至200°C以下，装炉，以30°C/小时速度升温至350士5°C，保温8小时；然后以40°C速度继续升温至回火温度670°C 士5°C，均勻保温，保温40小时；最后， 以10-15°C的冷却速度冷却150°C以下，出炉空冷。 最终检验，大型转子变形和开裂倾向小，各项性能指标均符合技术要求，性能指标 如下
crO2 (MPa)巧 (MPa)δ°·* (%)妒(%)^ (J)HB纵向>59072015408240-280径向>59072015408240-280
结合图2，材质为25Cr2Ni4MoV钢的大型转子的淬火工艺，具体工艺步骤如下 ⑴、采用卡头将大型转子垂直吊入热处理炉内，以55°C /小时的速度升温至 400 士 5°C，保温4小时，然后再以35°C /小时的速度升温至600 士 5°C，保温8. 5小时；
(2)、600°C保温后，以40°C/小时的速度升温至淬火温度855士5°C，保温10小时；
(3)、迅速将大型转子垂直吊入淬火槽中，以体积百分比计，淬火槽中的淬火介质为 15% BW及85%的水，淬火介质温度控制在50°C以下，淬火300分钟；
(4)、吊出大型转子冷却至200°C以下，装炉，以30°C/小时速度升温至400士5°C，保温 8小时；然后以35°C速度继续升温至回火温度600°C 士5°C，均勻保温，保温35小时；最后， 以10°C的冷却速度冷却150°C以下出炉空冷。 最终检验，大型转子变形和开裂倾向小，各项性能指标均符合技术要求，具体性能 指标如下
σ02 (MPa)(MPa)《.4 (%)j4foO)HB纵向彡585彡735彡55彡80240-280径向彡585彡735彡18彡55彡80240-280切向彡585彡690^18彡55彡80240-280
权利要求
1. 一种大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于具体包括如下步骤(1)、通过吊具将大型轴类零件垂直吊入热处理炉内，以30-60°C/小时的速度升温至 350-400°C，保温3. 5-4. 5小时；然后再以40_60°C /小时的速度升温至600-650°C，保温6_8 小时；(2)、600-650°C保温后，以40-50°C/小时的速度升温至淬火温度850-970°C，进行保(3)、将工件吊入装有淬火介质的淬火槽中，淬火处理；(4)、淬火后，及时装炉回火；以20-30°C/小时的速度升温至250-450°C，进行保温；然 后以30-50°C的速度继续升温至回火温度550-670°C，均勻保温；(5)、回火加热保温后，回火冷却速度控制在10-25°C之间，温度冷却150°C以下出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于步骤2中，升 温到淬火温度后，保温时间按照淬火工件最大截面直径计算，以直径1 1. 5米的截面保温 9 15小时计。
3.根据权利要求1所述的大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于步骤3中，以 体积百分比计，淬火介质选取5-30 %的BW型淬火介质配以70-95 %的水或3_15 %的PAG型 淬火介质配以85-97%的水。
4.根据权利要求1所述的大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于步骤3中，淬 火介质温度控制在60°C以下。
5.根据权利要求1所述的大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于步骤3中，淬 火时间按照淬火工件的最大截面直径控制，并与淬火介质浓度有关；对直径1 1. 5米的工 件，采用BW型淬火介质淬火时间按照150-350分钟计；采用PAG型淬火介质，淬火时间按照 250-400分钟计；淬火介质浓度越大，淬火时间越短。
6.根据权利要求1所述的大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于回火前，应保 持工件各部位温度均勻，温差控制在士 10°C。
7.根据权利要求1所述的大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于步骤4中，回 火升温至250-450°C时，保温时间与工件的最大截面直径有关，对于直径1-1. 5米的截面， 保温时间为8-20小时。
8.根据权利要求1所述的大型轴类锻件的环保热处理工艺，其特征在于步骤4中，回 火升温至550-670°C时，保温时间与工件的最大截面直径有关，对于直径1-1. 5米的截面， 保温时间为40-46小时。
全文摘要
本发明公开的大型轴类锻件的环保热处理工艺，通过采用市售水溶性淬火介质PAG或BW来替代传统的油和自来水，通过调整淬火介质PAG或BW的浓度，及严格控制轴类锻件的加热速度、保温时间、淬火温度、淬火时间、回火温度及冷却速度等工艺参数，解决了大型轴类零件采用水冷容易出现变形甚至缺陷、采用油冷容易产生硬度偏低及环境污染等问题；同时解决了大型轴类零件重量大、截面尺寸变化大，热处理后性能不均等问题。
文档编号C21D11/00GK102115809SQ20111005251
公开日2011年7月6日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者周永松, 宋克兴, 张彦敏, 李永兵, 王淼辉, 葛学元, 赵培峰, 闫焉服 申请人:河南科技大学