專利名稱：一種大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸件熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的大型零部件淬火所使用的淬火介質(zhì)多用自來水和油類。由于水的特性是在 高溫區(qū)和低溫區(qū)冷卻速度較快，而提高水溫又使蒸汽膜產(chǎn)生速度過快，因此采用水作淬火 介質(zhì)時(shí)熱處理工藝條件控制困難，且容易出現(xiàn)淬裂等缺陷；由于油的冷卻速度較慢，用于中 碳低合金鋼類大型部件的淬火處理時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)零件淬火不硬或淬硬層淺等問題，更為重 要的是，油作為淬火介質(zhì)，污染嚴(yán)重。大型軸類部件多為承載的關(guān)鍵部件，服役條件復(fù)雜，且承受載荷大，因此其熱處理 工藝要求嚴(yán)格。大型軸類零件的熱處理工藝的技術(shù)難點(diǎn)如下(1)工件重量重，截面尺寸 大，油冷容易因淬不硬而出現(xiàn)性能偏低，水冷因應(yīng)力較大而出現(xiàn)變形甚至裂紋；(2)大型軸 類零件(如曲軸、轉(zhuǎn)子等)尺寸差別大，使熱處理工藝控制困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，以解決 大型軸類零件采用水冷容易出現(xiàn)變形甚至缺陷、采用油冷容易產(chǎn)生硬度偏低及環(huán)境污染等 問題；以及解決大型軸類零件重量大、截面尺寸變化大，熱處理后性能不均等問題。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述技術(shù)方案
該方案采用傳統(tǒng)的井式熱處理爐，采用市售水溶性淬火介質(zhì)PAG或BW來替代傳統(tǒng)的油 和自來水，嚴(yán)格控制加熱速度、淬火溫度、淬火時(shí)間、回火溫度及冷卻速度等工藝參數(shù)，使大 型軸類零件性能好，環(huán)境友好，其步驟如下
(1)、通過吊具將大型軸類零件垂直吊入熱處理爐內(nèi)，以30-60°C/小時(shí)的速度升溫至 350-400°C，保溫3. 5-4. 5小時(shí)；然后再以40_60°C /小時(shí)的速度升溫至600-650°C，保溫6_8 小時(shí)；
(2)、600-650°C保溫后，以40-50°C/小時(shí)的速度升溫至淬火溫度850_970°C，進(jìn)行保
(3)、將工件吊入裝有淬火介質(zhì)的淬火槽中，淬火處理；
(4)、淬火后，及時(shí)裝爐回火；以20-30°C /小時(shí)的速度升溫至250-450°C，進(jìn)行保 溫；然后以30-50°C的速度繼續(xù)升溫至回火溫度550-670°C，均勻保溫；
(5)、回火加熱保溫后，回火冷卻速度控制在10-25°C之間，溫度冷卻150°C以下出爐空冷。
為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，步驟2中，升溫到淬火溫度后，保溫時(shí)間按照淬火工件 最大截面直徑計(jì)算，以直徑1一1. 5米的截面保溫9-15小時(shí)計(jì)。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，步驟3中，以體積百分比計(jì)，淬火介質(zhì)選取5-30%的BW 型淬火介質(zhì)配以70-95%的水或3-15%的PAG型淬火介質(zhì)配以85-97%的水。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，步驟3中，淬火介質(zhì)溫度控制在60°C以下。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，步驟3中，淬火時(shí)間按照淬火工件的最大截面直徑控 制，并與淬火介質(zhì)濃度有關(guān)；對直徑1-1. 5米的工件，采用BW型淬火介質(zhì)淬火時(shí)間按照 150-350分鐘計(jì)算；采用PAG型淬火介質(zhì)，淬火時(shí)間按照250-400分鐘計(jì)算；淬火介質(zhì)濃度 越大，淬火時(shí)間越短。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，回火前，應(yīng)保持工件各部位溫度均勻，溫差控制在 + IO0Co為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，步驟4中，回火升溫至250-450°C時(shí)，保溫時(shí)間與工件 的最大截面有關(guān)，對于直徑1-1. 5米的截面，保溫時(shí)間為8-20小時(shí)。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，步驟4中，回火升溫至550-670°C時(shí)，保溫時(shí)間與工件 的最大截面有關(guān)，對于直徑1-1. 5米的截面，保溫時(shí)間為40-46小時(shí)。本發(fā)明中所稱BW型淬火介質(zhì)為德國歐潤克公司推出的水基淬火液0RNCQUENCH BW型淬火介質(zhì)或德國德潤寶(PETR0FER)公司生產(chǎn)；PAG型淬火介質(zhì)由美國聯(lián)合碳化公司 (UCONA)生產(chǎn)。由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下技術(shù)優(yōu)勢
該方案采用市售水溶性淬火介質(zhì)PAG和BW代替?zhèn)鹘y(tǒng)淬火介質(zhì)自來水，克服了自來水在 高溫區(qū)和低溫區(qū)冷卻速度快且工藝控制困難的缺點(diǎn)，使工件淬硬均勻、可明顯減少淬火變 形和開裂傾向；采用市售水溶性淬火介質(zhì)PAG和BW代替油，使工件淬火時(shí)無油煙，可以避免 熱處理車間的臟、黑、煙、火等，大大改善了工作條件，同時(shí)可以節(jié)省工件清洗成本等，給工 業(yè)生產(chǎn)帶來高效、節(jié)能及環(huán)保的效益。


圖1是材質(zhì)為30CrMoV鋼的大型轉(zhuǎn)子的淬火工藝圖； 圖2是材質(zhì)為25Cr2Ni4MoV鋼的大型轉(zhuǎn)子的淬火工藝圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1，材質(zhì)為30CrMoV鋼、重量為28噸的大型轉(zhuǎn)子的淬火工藝，具體工藝步驟 如下
⑴、采用卡頭將大型轉(zhuǎn)子垂直吊入熱處理爐內(nèi)，以40°C /小時(shí)的速度升溫至 345士5°C，保溫4小時(shí)；然后再以40°C /小時(shí)的速度升溫至655士5°C，保溫6. 5小時(shí)；
(2)、655°C保溫后，以45°C/小時(shí)的速度升溫至淬火溫度950 士 5 °C，保溫10小時(shí)；
(3)、迅速將大型轉(zhuǎn)子垂直吊入淬火槽中，以體積百分比計(jì)，淬火槽中的淬火介質(zhì)為8% PAG及92%的水，淬火介質(zhì)溫度控制在50°C以下，淬火270分鐘；
(4)、吊出大型轉(zhuǎn)子冷卻至200°C以下，裝爐，以30°C/小時(shí)速度升溫至350士5°C，保溫8小時(shí)；然后以40°C速度繼續(xù)升溫至回火溫度670°C 士5°C，均勻保溫，保溫40小時(shí)；最后， 以10-15°C的冷卻速度冷卻150°C以下，出爐空冷。 最終檢驗(yàn)，大型轉(zhuǎn)子變形和開裂傾向小，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合技術(shù)要求，性能指標(biāo) 如下
crO2 (MPa)巧 (MPa)δ°·* (%)妒(%)^ (J)HB縱向>59072015408240-280徑向>59072015408240-280
結(jié)合圖2，材質(zhì)為25Cr2Ni4MoV鋼的大型轉(zhuǎn)子的淬火工藝，具體工藝步驟如下 ⑴、采用卡頭將大型轉(zhuǎn)子垂直吊入熱處理爐內(nèi)，以55°C /小時(shí)的速度升溫至 400 士 5°C，保溫4小時(shí)，然后再以35°C /小時(shí)的速度升溫至600 士 5°C，保溫8. 5小時(shí)；
(2)、600°C保溫后，以40°C/小時(shí)的速度升溫至淬火溫度855士5°C，保溫10小時(shí)；
(3)、迅速將大型轉(zhuǎn)子垂直吊入淬火槽中，以體積百分比計(jì)，淬火槽中的淬火介質(zhì)為 15% BW及85%的水，淬火介質(zhì)溫度控制在50°C以下，淬火300分鐘；
(4)、吊出大型轉(zhuǎn)子冷卻至200°C以下，裝爐，以30°C/小時(shí)速度升溫至400士5°C，保溫 8小時(shí)；然后以35°C速度繼續(xù)升溫至回火溫度600°C 士5°C，均勻保溫，保溫35小時(shí)；最后， 以10°C的冷卻速度冷卻150°C以下出爐空冷。 最終檢驗(yàn)，大型轉(zhuǎn)子變形和開裂傾向小，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合技術(shù)要求，具體性能 指標(biāo)如下
σ02 (MPa)(MPa)《.4 (%)j4foO)HB縱向彡585彡735彡55彡80240-280徑向彡585彡735彡18彡55彡80240-280切向彡585彡690^18彡55彡80240-280
權(quán)利要求
1. 一種大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于具體包括如下步驟(1)、通過吊具將大型軸類零件垂直吊入熱處理爐內(nèi)，以30-60°C/小時(shí)的速度升溫至 350-400°C，保溫3. 5-4. 5小時(shí)；然后再以40_60°C /小時(shí)的速度升溫至600-650°C，保溫6_8 小時(shí)；(2)、600-650°C保溫后，以40-50°C/小時(shí)的速度升溫至淬火溫度850-970°C，進(jìn)行保(3)、將工件吊入裝有淬火介質(zhì)的淬火槽中，淬火處理；(4)、淬火后，及時(shí)裝爐回火；以20-30°C/小時(shí)的速度升溫至250-450°C，進(jìn)行保溫；然 后以30-50°C的速度繼續(xù)升溫至回火溫度550-670°C，均勻保溫；(5)、回火加熱保溫后，回火冷卻速度控制在10-25°C之間，溫度冷卻150°C以下出爐空冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于步驟2中，升 溫到淬火溫度后，保溫時(shí)間按照淬火工件最大截面直徑計(jì)算，以直徑1 1. 5米的截面保溫 9 15小時(shí)計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于步驟3中，以 體積百分比計(jì)，淬火介質(zhì)選取5-30 %的BW型淬火介質(zhì)配以70-95 %的水或3_15 %的PAG型 淬火介質(zhì)配以85-97%的水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于步驟3中，淬 火介質(zhì)溫度控制在60°C以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于步驟3中，淬 火時(shí)間按照淬火工件的最大截面直徑控制，并與淬火介質(zhì)濃度有關(guān)；對直徑1 1. 5米的工 件，采用BW型淬火介質(zhì)淬火時(shí)間按照150-350分鐘計(jì)；采用PAG型淬火介質(zhì)，淬火時(shí)間按照 250-400分鐘計(jì)；淬火介質(zhì)濃度越大，淬火時(shí)間越短。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于回火前，應(yīng)保 持工件各部位溫度均勻，溫差控制在士 10°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于步驟4中，回 火升溫至250-450°C時(shí)，保溫時(shí)間與工件的最大截面直徑有關(guān)，對于直徑1-1. 5米的截面， 保溫時(shí)間為8-20小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，其特征在于步驟4中，回 火升溫至550-670°C時(shí)，保溫時(shí)間與工件的最大截面直徑有關(guān)，對于直徑1-1. 5米的截面， 保溫時(shí)間為40-46小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開的大型軸類鍛件的環(huán)保熱處理工藝，通過采用市售水溶性淬火介質(zhì)PAG或BW來替代傳統(tǒng)的油和自來水，通過調(diào)整淬火介質(zhì)PAG或BW的濃度，及嚴(yán)格控制軸類鍛件的加熱速度、保溫時(shí)間、淬火溫度、淬火時(shí)間、回火溫度及冷卻速度等工藝參數(shù)，解決了大型軸類零件采用水冷容易出現(xiàn)變形甚至缺陷、采用油冷容易產(chǎn)生硬度偏低及環(huán)境污染等問題；同時(shí)解決了大型軸類零件重量大、截面尺寸變化大，熱處理后性能不均等問題。
文檔編號C21D11/00GK102115809SQ20111005251
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者周永松, 宋克興, 張彥敏, 李永兵, 王淼輝, 葛學(xué)元, 趙培峰, 閆焉服 申請人:河南科技大學(xué)