一种改善大型废弃曲拐锻件性能的方法与流程

本发明涉及一种改善大型废弃曲拐锻件性能的方法，属于热处理技术领域。

背景技术：

曲轴是船用发动机的关键部件，被誉为大型船舶的“心脏”。曲拐作为曲轴中主要受力部件，其质量要求极为严格，加工技术的难度相当高，因此能否自主制造大型船用曲拐，是衡量一个国家造船工业水平的重要标志。大马力低速柴油机曲拐形状复杂，传递功率大，运转时的工况极其复杂，承受着弯曲、扭转等多种交变载荷的作用，在船舶寿命期内不允许更换，因此对曲拐锻件的疲劳强度、冲击韧性等性能要求十分苛刻。船用曲拐在锻造成形过程中，由于曲拐本身尺寸较大、形状复杂，在某些部位会出现过热而引起冲击性能不合格问题，在反复热处理后，性能依然不合格，导致必须重新投料生产，不仅大大延长生产周期，而且造成巨大的经济损失，因此，制定出合理的热处理工艺使大型废弃曲拐锻件性能达到标准要求显得尤其重要。传统方法从减少奥氏体粗大晶粒的思维出发，保证碳化物的不溶解，最高加热温度为奥氏体化温度，但该方法改善大型废弃曲拐锻件性能依然达不到要求，本发明所述方法使聚集在过热组织晶界的碳化物溶解，使稳定过热组织转变为非稳定过热组织，再通过热处理使晶粒细化，最终得到性能满足要求的曲拐锻件。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改善废弃曲拐锻件性能的方法，可以解决大型锻件在热处理过程中由于温度分布不均匀造成的晶粒粗大，塑、韧性和强度不匹配问题，具体包括以下步骤：将废弃曲拐锻件进行热处理：

（1）先以0.018-0.03℃/s的速度加热到640-660℃，保温5-7小时，再以0.005-0.015℃/s的升温速率加热到950-1150℃，保温7-9小时，然后开炉空冷至室温；

（2）先以0.02-0.04℃/s的升温速率加热到600-700℃，保温5-7小时，再以0.04-0.06℃/s的升温速率加热到860-950℃，保温7-9小时，然后开炉空冷至室温；

（3）以0.01-0.03℃/s的加热速度加热到640-680℃，保温8-12小时，从炉中拿出空冷至室温。

本发明所述方法将废弃曲拐锻件经过高温热处理后，使过热组织晶界上合金的碳化物缓慢溶解在奥氏体中，使稳定的过热组织转变为非稳定过热组织，在进行第二次热处理的过程中，在加热阶段的奥氏体转化区提高升温速率，使其快速成核，从而达到细化晶粒的目的，同时进一步消除了过热组织，以使其力学性能达到标准要求。

本发明的有益效果：本发明所述方法操作方便，工艺简单，节约成本，通过热处理工艺中温度、升温速率、时间的严格控制使原本粗大的珠光体和铁素体混合组织在二次热处理后转变为细小的晶粒组织，消除过热组织，挽救因热处理不当致使组织粗大、性能不合的缺陷。

附图说明

图1为废弃曲拐的原始金相图片；

图2为实施例1二次热处理后得到的金相图片；

图3为实施例2二次热处理后得到的金相图片；

图4为实施例3二次热处理后得到的金相图片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

一种改善大型废弃曲拐锻件性能的方法，具体包括以下步骤：

（1）先以0.02℃/s的加热速度加热到650℃，保温6小时后，使其温度均匀化，以0.01℃/s的加热速度加热到1050℃，保温8小时后，保证过热组织晶界上的碳化物完全溶解，然后开炉空冷至室温。

（2）以0.03℃/s的加热速度加热到600℃，保温6小时后，使其温度均匀化；以0.06℃/s的加热速度加热到860℃，保温8小时；然后开炉空冷至室温。

（3）以0.01℃/s的加热速度加热到640℃，保温10小时，从炉中拿出空冷至室温。

本实施例所制备得到的曲拐屈服强度420mpa，抗拉强度720mpa，冲击功21j，硬度为290hb，性能均达到标准要求，图2为本实施例二次热处理后得到的曲拐锻件的放大200倍金相图片，由图可以看出看出珠光体的晶粒尺寸0.8-2.1μm，铁素体晶粒尺寸0.3-1.9μm，组织分布较为均匀，消除了晶粒较大的过热组织。

实施例2

一种改善大型废弃曲拐锻件性能的方法，具体包括以下步骤：

（1）先以0.03℃/s的加热速度加热到660℃，保温5小时后，使其温度均匀化，以0.015℃/s的加热速度加热到1150℃，保温7小时后，保证过热组织晶界上的碳化物完全溶解，然后开炉空冷至室温。

（2）以0.04℃/s的加热速度加热到650℃，保温5小时后，使其温度均匀化；以0.05℃/s的加热速度加热到900℃，保温7小时；然后开炉空冷至室温。

（3）以0.03℃/s的加热速度加热到680℃，保温9小时，从炉中拿出空冷至室温。

本实施例所制备得到的曲拐屈服强度430mpa，抗拉强度685mpa，冲击功20j，硬度为310hb，从金相图中可以看出珠光体和铁素体晶粒尺寸较小，且组织分布较为均匀，性能均达到标准要求，图2为本实施例二次热处理后得到的曲拐锻件的放大200倍金相图片，由图可以看出看出珠光体的晶粒尺寸0.9-3.2μm，铁素体晶粒尺寸0.9-2.2μm，组织分布较为均匀，消除了晶粒较大的过热组织。

实施例3

一种改善大型废弃曲拐锻件性能的方法，具体包括以下步骤：

（1）先以0.018℃/s的加热速度加热到640℃，保温7小时后，使其温度均匀化，以0.009℃/s的加热速度加热到950℃，保温9小时后，保证过热组织晶界上的碳化物完全溶解，然后开炉空冷至室温。

（2）以0.02℃/s的加热速度加热到700℃，保温7小时后，使其温度均匀化；以0.04℃/s的加热速度加热到950℃，保温8小时；然后开炉空冷至室温。

（3）以0.02℃/s的加热速度加热到670℃，保温11小时，从炉中拿出空冷至室温。

本实施例所制备得到的曲拐屈服强度425mpa，抗拉强度673mpa，冲击功22j，硬度为305hb，性能均达到标准要求，图2为本实施例二次热处理后得到的曲拐锻件的放大500倍金相图片，由图可以看出看出珠光体的晶粒尺寸0.2-1.7μm，铁素体晶粒尺寸0.7-1.2μm，组织分布较为均匀，消除了晶粒较大的过热组织。

采用传统方法改善大型废弃曲拐锻件性能，具体方法：以0.03℃/s加热速度加热到860℃，保温10小时后，炉冷至室温后，再以0.02℃/s的加热速度加热到660℃，保温11小时后，空冷至室温；而实施例1多采用一次高温加热的热处理方法，使分散在过热组织晶界上的碳化物充分溶解，稳定的过热组织转变为非稳定过热组织，最后使过热组织逐渐消除，冲击性能得到提高。

表1为曲拐性能参数。