一种提高大型锻件机械性能的淬火方法
【专利摘要】本发明提出了一种提高大型锻件机械性能的淬火方法，锻件在热处理保温结束后，先在空气中预冷2～3分钟，再竖直放入装有清水的淬火槽中进行水冷却，水冷却结束后用测温枪测量锻件表面温度，表面温度应在220℃～250℃之间，然后转入油冷却，油冷却采用N15机油，油冷却结束后锻件的温度应≤180℃，油冷却结束后放入炉内进行高温回火。本发明采用水淬油冷法进行淬火处理，降低了锻件的韧脆转变温度，提升了锻件的冲击韧性，锻件综合机械性能较高，强度和韧性匹配较好，且锻件质量较好，无开裂等缺陷，水淬油冷的淬火方法也适用于其他同种类型的大型锻件，大大提高了工业生产的效率。
【专利说明】-种提高大型锻件机械性能的巧火方法 【技术领域】
[0001] 本发明设及锻件的泽火方法，特别设及一种提高大型锻件机械性能的泽火方法。 【【背景技术】】
[0002] 大型锻件是指需要lOOOtW上锻造水压机生产的自由锻件。大型锻件由于尺寸大、 重量大，热处理有有效厚度也随之增大，工件的热容量很大，因此热处理时很难得到较大的 加热速度和冷却速度，使大型锻件在加热和冷却过程中产生巨大的表面与屯、部的溫差，W 及组织转变的不同时性，从而造成工件中强大的内应力，极易引起工件的崎变和开裂。
[0003] 调质处理即泽火加高溫回火的热处理工艺，调质可W使钢的性能得到很大程度的 调整，其强度、塑性和初性都较好，具有良好的综合机械性能。调质热处理是大型锻件获得 优良机械性能的常用方法。常用的泽火介质有水、盐水、碱水及矿物油，工业生产中常用的 是水和矿物油。水的冷却能力很大，但冷却特性不好;油的冷却特性较好，但是冷却能力又 低。本申请针对调质过程中的泽火方法，结合具体生产实际，研究出一种适用于大型合金钢 锻件的泽火方法。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种提高大型锻件机械性能的 泽火方法，能够显著提升大型锻件的冲击初性。
[0005] 为实现上述目的，本发明提出了一种提高大型锻件机械性能的泽火方法，锻件在 热处理保溫结束后，先在空气中预冷2~3分钟，再竖直放入装有清水的泽火槽中进行水冷 却，水冷却结束后用测溫枪测量锻件表面溫度，表面溫度应在220°C~250°C之间，然后转入 油冷却，油冷却采用N15机油，油冷却结束后锻件的溫度应《180°C，油冷却结束后放入炉内 进行高溫回火。
[0006] 作为优选，所述油冷却结束至高溫回火之间的时间间隔应《化。
[0007] 作为优选，所述在空气中预冷的时间为2.5分钟，水冷却结束后的表面溫度为235 Γ。
[000引作为优选，所述水冷却过程中采用揽拌机进行揽拌散热。
[0009] 本发明的有益效果:本发明采用水泽油冷法进行泽火处理，降低了锻件的初脆转 变溫度，提升了锻件的冲击初性，锻件综合机械性能较高，强度和初性匹配较好，且锻件质 量较好，无开裂等缺陷，水泽油冷的泽火方法也适用于其他同种类型的大型锻件，大大提高 了工业生产的效率。
[0010] 本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。 【【附图说明】】
[0011] 图1是钢的理想泽火冷却曲线示意图；
[0012] 图2是各种泽火方法的冷却曲线示意图。 【【具体实施方式】】
[0013] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本 发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明， 并不用于限制本发明的范围。此外，在W下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，W避 免不必要地混淆本发明的概念。
[0014] 参阅图1，为钢的理想泽火冷却曲线。650°C W上应当缓慢冷却，W降低泽火热应 力;650°C~400°C之间应当快速冷却，W通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体 或贝氏体转变。但是在400°CW下Ms点附近的溫度区域，应当缓慢冷却W尽量减小马氏体转 变时产生的组织应力。
[0015] 本申请提出的水泽油冷法是先将奥氏体状态的工件在冷却能力强的水中冷却至 接近Ms点的溫度时，再立即转入冷却能力较弱的油中冷却，直至完成马氏体转变。
[0016] 图2中A1是奥氏体和珠光体的平衡溫度。1号曲线是单一泽火法的冷却曲线，是将 奥氏体状态的工件放入一种泽火介质中一直冷却到室溫的泽火方法，运种方法操作简单， 但易使较大的工件产生变形或开裂。3号曲线是分级泽火法的冷却曲线，是将奥氏体状态的 工件首先泽于略高于钢的Ms点的盐浴或碱浴炉中保溫，当工件内外溫度均匀后，再从浴炉 中取出空冷至室溫，运种方法操作较复杂。4号曲线是等溫泽火的冷却曲线，它是将奥氏体 化后的工件泽入Ms点W上某溫度盐浴中等溫保持足够长的时间，使之转变为下贝氏体组 织，然后于空气中冷却的泽火方法，但它只适用于尺寸较小的工件。2号曲线是本申请方法 的冷却曲线，该方法充分利用了水在高溫区冷却速度快和油在低溫区冷却速度慢的优点， 既可保证工件得到马氏体组织，提高工件强度和硬度，又可降低工件在马氏体区的冷却速 度，减少组织应力，从而防止工件变形或开裂。
[0017] 水泽油冷法在实施过程中必须严格控制工件在水中的停留时间，确保工件从水中 转入油中时的溫度在Ms点附近，溫度太高会引起奥氏体的分解，导致泽火硬度不够，溫度太 低则工件在水中已发生马氏体转变，引起组织应力的增大，从而失去水泽油冷的意义。
[0018] 本申请W大型汽轮机转子28化MoNiV和发电机转子34CrMolA为例，研究了水泽油 冷在工业生产中的应用。28CrMoNiV和34CrMolA的Ms点分别约为370°C和350°C，因此工件先 在水中冷却至表面溫度为220°C~250°C时再转入油中冷却。热处理泽火设备参数如表1所 /J、- 〇
[0019] 表1:泽火过程基本设备参数
[0020]
[0021]锻件保溫结束后先在空气中预冷2~3分钟，W减少热应力，再竖直放入泽火槽冷 却，其中水是普通的清水，油为N15机油。冷却过程中揽拌系统开启到最大功率，加快热量散 出。水冷结束后用测溫枪测量锻件表面溫度，表面溫度应在220°C~250°C之间，再转入油中 冷却。油冷结束后锻件的溫度应《180°C。油冷结束后即入炉高溫回火，其中油冷结束至回 火之间的时间间隔应《化。
[0022] 同种锻件不同泽火方法的对比：用大型汽轮机转子28CrMoNiV为研究对象，在相同 的调质和回火溫度下，分别用连续油冷和水泽油冷两种泽火方法冷却，W研究出更优的泽 火方法。表2列出了几种转子泽火的基本参数。表3是在此基础上做出的机械性能实验结果。
[0023] 表2:28CrMoNiV转子泽火的基本参数
[0024]
[0027] 从上表可W看出，1#和2#用的连续油泽的方法得到锻件的冲击初性明显低于3#和 4#用水泽油冷方法的冲击初性，其他的强度值则区别不大。并且水泽油冷的方法也降低了 锻件的初脆转变溫度。由此可W说明水泽油冷的冷却方法可W提高大型锻件的机械性能， 优于连续油冷的方法。
[0028] 大型锻件泽火方法研究：将水泽油冷的方法应用于其他材质且更大型的锻件，均 有良好的效果。表4列出了大型汽轮机转子28CrMoNiV和发电机转子34CrMolA锻件泽火过程 中的基本参数。
[0029] 表4:两种大型锻件泽火基本参数
[0030]
[0031] 用上述水泽油冷的冷却方法再加上适当的回火工艺，所得工件的机械性能如表5 所示。
[0032] 表5:两种大型锻件的机械性能
[0033]
[0034] 研究表明水泽油冷后的锻件综合机械性能较高，强度和初性匹配较好，且锻件质 量较好，无开裂等缺陷。
[0035] 对大型转子锻件28化MoNiV和34化MolA调质泽火方法的研究结果表明，水泽油冷 方法充分利用了水和油的冷却特性，较好地满足理想泽火冷却曲线。调质后锻件的冲击初 性较高，且初脆转变溫度较低，具有良好的综合机械性能。水泽油冷的泽火方法也适用于其 他同种类型的大型锻件，大大提高了工业生产的效率。
[0036] W上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种提高大型锻件机械性能的淬火方法，其特征在于:锻件在热处理保温结束后，先 在空气中预冷2~3分钟，再竖直放入装有清水的淬火槽中进行水冷却，水冷却结束后用测 温枪测量锻件表面温度，表面温度应在220°C~250°C之间，然后转入油冷却，油冷却采用 N15机油，油冷却结束后锻件的温度应<180°C，油冷却结束后放入炉内进行高温回火。2. 如权利要求1所述的一种提高大型锻件机械性能的淬火方法，其特征在于:所述油冷 却结束至高温回火之间的时间间隔应<2h。3. 如权利要求1所述的一种提高大型锻件机械性能的淬火方法，其特征在于:所述在空 气中预冷的时间为2.5分钟，水冷却结束后的表面温度为235°C。4. 如权利要求1至3中任一项所述的一种提高大型锻件机械性能的淬火方法，其特征在 于:所述水冷却过程中采用搅拌机进行搅拌散热。
【文档编号】C21D1/18GK106011396SQ201610546701
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】王小倩, 叶伟, 郝明闪, 费海良
【申请人】杭州汽轮铸锻有限公司