專利名稱：一種大型軸類鍛件的環保熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及軸件熱處理技術領域，具體涉及大型軸類鍛件的環保熱處理工藝。
背景技術：
傳統的大型零部件淬火所使用的淬火介質多用自來水和油類。由于水的特性是在 高溫區和低溫區冷卻速度較快，而提高水溫又使蒸汽膜產生速度過快，因此采用水作淬火 介質時熱處理工藝條件控制困難，且容易出現淬裂等缺陷；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，經常出現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，污染嚴重。大型軸類部件多為承載的關鍵部件，服役條件復雜，且承受載荷大，因此其熱處理 工藝要求嚴格。大型軸類零件的熱處理工藝的技術難點如下(1)工件重量重，截面尺寸 大，油冷容易因淬不硬而出現性能偏低，水冷因應力較大而出現變形甚至裂紋；(2)大型軸 類零件(如曲軸、轉子等)尺寸差別大，使熱處理工藝控制困難。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，以解決 大型軸類零件采用水冷容易出現變形甚至缺陷、采用油冷容易產生硬度偏低及環境污染等 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。為實現上述發明目的，本發明采用如下所述技術方案
該方案采用傳統的井式熱處理爐，采用市售水溶性淬火介質PAG或BW來替代傳統的油 和自來水，嚴格控制加熱速度、淬火溫度、淬火時間、回火溫度及冷卻速度等工藝參數，使大 型軸類零件性能好，環境友好，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，以30-60°C/小時的速度升溫至 350-400°C，保溫3. 5-4. 5小時；然后再以40_60°C /小時的速度升溫至600-650°C，保溫6_8 小時；
(2)、600-650°C保溫后，以40-50°C/小時的速度升溫至淬火溫度850_970°C，進行保
(3)、將工件吊入裝有淬火介質的淬火槽中，淬火處理；
(4)、淬火后，及時裝爐回火；以20-30°C /小時的速度升溫至250-450°C，進行保 溫；然后以30-50°C的速度繼續升溫至回火溫度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。
為更好的實施本發明創造，步驟2中，升溫到淬火溫度后，保溫時間按照淬火工件 最大截面直徑計算，以直徑1一1. 5米的截面保溫9-15小時計。為更好的實施本發明創造，步驟3中，以體積百分比計，淬火介質選取5-30%的BW 型淬火介質配以70-95%的水或3-15%的PAG型淬火介質配以85-97%的水。為更好的實施本發明創造，步驟3中，淬火介質溫度控制在60°C以下。為更好的實施本發明創造，步驟3中，淬火時間按照淬火工件的最大截面直徑控 制，并與淬火介質濃度有關；對直徑1-1. 5米的工件，采用BW型淬火介質淬火時間按照 150-350分鐘計算；采用PAG型淬火介質，淬火時間按照250-400分鐘計算；淬火介質濃度 越大，淬火時間越短。為更好的實施本發明創造，回火前，應保持工件各部位溫度均勻，溫差控制在 + IO0Co為更好的實施本發明創造，步驟4中，回火升溫至250-450°C時，保溫時間與工件 的最大截面有關，對于直徑1-1. 5米的截面，保溫時間為8-20小時。為更好的實施本發明創造，步驟4中，回火升溫至550-670°C時，保溫時間與工件 的最大截面有關，對于直徑1-1. 5米的截面，保溫時間為40-46小時。本發明中所稱BW型淬火介質為德國歐潤克公司推出的水基淬火液0RNCQUENCH BW型淬火介質或德國德潤寶(PETR0FER)公司生產；PAG型淬火介質由美國聯合碳化公司 (UCONA)生產。由于采用如上所述技術方案，本發明具有如下技術優勢
該方案采用市售水溶性淬火介質PAG和BW代替傳統淬火介質自來水，克服了自來水在 高溫區和低溫區冷卻速度快且工藝控制困難的缺點，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PAG和BW代替油，使工件淬火時無油煙，可以避免 熱處理車間的臟、黑、煙、火等，大大改善了工作條件，同時可以節省工件清洗成本等，給工 業生產帶來高效、節能及環保的效益。
圖1是材質為30CrMoV鋼的大型轉子的淬火工藝圖； 圖2是材質為25Cr2Ni4MoV鋼的大型轉子的淬火工藝圖。
具體實施例方式結合圖1，材質為30CrMoV鋼、重量為28噸的大型轉子的淬火工藝，具體工藝步驟 如下
⑴、采用卡頭將大型轉子垂直吊入熱處理爐內，以40°C /小時的速度升溫至 345士5°C，保溫4小時；然后再以40°C /小時的速度升溫至655士5°C，保溫6. 5小時；
(2)、655°C保溫后，以45°C/小時的速度升溫至淬火溫度950 士 5 °C，保溫10小時；
(3)、迅速將大型轉子垂直吊入淬火槽中，以體積百分比計，淬火槽中的淬火介質為8% PAG及92%的水，淬火介質溫度控制在50°C以下，淬火270分鐘；
(4)、吊出大型轉子冷卻至200°C以下，裝爐，以30°C/小時速度升溫至350士5°C，保溫8小時；然后以40°C速度繼續升溫至回火溫度670°C 士5°C，均勻保溫，保溫40小時；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，大型轉子變形和開裂傾向小，各項性能指標均符合技術要求，性能指標 如下
crO2 (MPa)巧 (MPa)δ°·* (%)妒(%)^ (J)HB縱向>59072015408240-280徑向>59072015408240-280
結合圖2，材質為25Cr2Ni4MoV鋼的大型轉子的淬火工藝，具體工藝步驟如下 ⑴、采用卡頭將大型轉子垂直吊入熱處理爐內，以55°C /小時的速度升溫至 400 士 5°C，保溫4小時，然后再以35°C /小時的速度升溫至600 士 5°C，保溫8. 5小時；
(2)、600°C保溫后，以40°C/小時的速度升溫至淬火溫度855士5°C，保溫10小時；
(3)、迅速將大型轉子垂直吊入淬火槽中，以體積百分比計，淬火槽中的淬火介質為 15% BW及85%的水，淬火介質溫度控制在50°C以下，淬火300分鐘；
(4)、吊出大型轉子冷卻至200°C以下，裝爐，以30°C/小時速度升溫至400士5°C，保溫 8小時；然后以35°C速度繼續升溫至回火溫度600°C 士5°C，均勻保溫，保溫35小時；最后， 以10°C的冷卻速度冷卻150°C以下出爐空冷。 最終檢驗，大型轉子變形和開裂傾向小，各項性能指標均符合技術要求，具體性能 指標如下
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
權利要求
1. 一種大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，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，以30-60°C/小時的速度升溫至 350-400°C，保溫3. 5-4. 5小時；然后再以40_60°C /小時的速度升溫至600-650°C，保溫6_8 小時；(2)、600-650°C保溫后，以40-50°C/小時的速度升溫至淬火溫度850-970°C，進行保(3)、將工件吊入裝有淬火介質的淬火槽中，淬火處理；(4)、淬火后，及時裝爐回火；以20-30°C/小時的速度升溫至250-450°C，進行保溫；然 后以30-50°C的速度繼續升溫至回火溫度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.根據權利要求1所述的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，其特征在于步驟2中，升 溫到淬火溫度后，保溫時間按照淬火工件最大截面直徑計算，以直徑1 1. 5米的截面保溫 9 15小時計。
3.根據權利要求1所述的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，其特征在于步驟3中，以 體積百分比計，淬火介質選取5-30 %的BW型淬火介質配以70-95 %的水或3_15 %的PAG型 淬火介質配以85-97%的水。
4.根據權利要求1所述的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，其特征在于步驟3中，淬 火介質溫度控制在60°C以下。
5.根據權利要求1所述的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，其特征在于步驟3中，淬 火時間按照淬火工件的最大截面直徑控制，并與淬火介質濃度有關；對直徑1 1. 5米的工 件，采用BW型淬火介質淬火時間按照150-350分鐘計；采用PAG型淬火介質，淬火時間按照 250-400分鐘計；淬火介質濃度越大，淬火時間越短。
6.根據權利要求1所述的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，其特征在于回火前，應保 持工件各部位溫度均勻，溫差控制在士 10°C。
7.根據權利要求1所述的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，其特征在于步驟4中，回 火升溫至250-450°C時，保溫時間與工件的最大截面直徑有關，對于直徑1-1. 5米的截面， 保溫時間為8-20小時。
8.根據權利要求1所述的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，其特征在于步驟4中，回 火升溫至550-670°C時，保溫時間與工件的最大截面直徑有關，對于直徑1-1. 5米的截面， 保溫時間為40-46小時。
全文摘要
本發明公開的大型軸類鍛件的環保熱處理工藝，通過采用市售水溶性淬火介質PAG或BW來替代傳統的油和自來水，通過調整淬火介質PAG或BW的濃度，及嚴格控制軸類鍛件的加熱速度、保溫時間、淬火溫度、淬火時間、回火溫度及冷卻速度等工藝參數，解決了大型軸類零件采用水冷容易出現變形甚至缺陷、采用油冷容易產生硬度偏低及環境污染等問題；同時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 優先權日2011年3月4日
發明者周永松, 宋克興, 張彥敏, 李永兵, 王淼輝, 葛學元, 趙培峰, 閆焉服 申請人:河南科技大學