中碳鋼材質(zhì)大型柴油機(jī)輸出軸調(diào)質(zhì)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中碳鋼材質(zhì)大型柴油機(jī)輸出軸調(diào)質(zhì)工藝，包括以下步驟：(1)正火：室溫裝爐，350±20℃、600±20℃階段式升溫，保溫結(jié)束后將零件吊出，用風(fēng)機(jī)吹風(fēng)冷卻至室溫；(2)三次淬火：再次裝爐，350±20℃、600±20℃和850±10℃階段式升溫保溫，空冷入水槽冷卻，再次空冷再次水冷，之后轉(zhuǎn)油槽冷卻；(3)高溫回火：565±10℃回火，保溫后出爐空冷。本發(fā)明通過空冷—水冷—空冷—水冷—油冷三次淬火合理的淬火冷卻方式，提高大型軸類鍛件第一階段表面馬氏體轉(zhuǎn)化的速度，且提高了其表面淬火硬度。本發(fā)明采用的空冷使得大型軸類鍛件內(nèi)外溫差縮小，有效降低了大型軸類鍛件的開裂傾向。
【專利說明】中碳鋼材質(zhì)大型柴油機(jī)輸出軸調(diào)質(zhì)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種經(jīng)過粗加工后的大型軸類鍛件熱處理工藝，尤其涉及一種采用中碳鋼制造的大型柴油機(jī)輸出軸調(diào)質(zhì)工藝，屬于金屬熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]尺寸較大的大型柴油機(jī)輸出軸一般采用鍛造毛坯，這種大型軸類鍛件經(jīng)粗加工后需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，才能提高其綜合機(jī)械性能，滿足柴油機(jī)輸出軸在交變應(yīng)力狀態(tài)下的使用要求。
[0003]由于此種大型軸類鍛件的橫截面有效尺寸和質(zhì)量均較大，根據(jù)熱處理工藝的“尺寸效應(yīng)”以及“質(zhì)量效應(yīng)”，常規(guī)的調(diào)質(zhì)工藝容易發(fā)生此種大型軸類鍛件表面淬透深度較淺，淬火時(shí)表面淬硬層內(nèi)較大的殘余拉應(yīng)力導(dǎo)致形成弧形裂紋的問題。另外，由于大型軸類零件需要控制熱處理時(shí)的變形量，防止其撓度超過允許的要求，因此不能采用快速加熱的方式對(duì)大型軸類鍛件加熱，必須采用預(yù)熱或者限制加熱的技術(shù)措施對(duì)此種軸類鍛件進(jìn)行逐步加熱。
[0004]淬火時(shí)，由于大型軸類鍛件的橫截面尺寸較大，若采用水冷直接冷至室溫的工藝，則會(huì)因?yàn)榇笮洼S類鍛件雖然其表面完成了馬氏體轉(zhuǎn)變，而心部依然處于高溫奧氏體狀態(tài)，在內(nèi)外溫差過大的溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用下，一旦任一應(yīng)力值超過該材質(zhì)斷裂強(qiáng)度，該大型 軸類鍛件則會(huì)產(chǎn)生裂紋而報(bào)廢。
[0005]現(xiàn)有的大型軸類鍛件調(diào)質(zhì)工藝沒有淬火前的預(yù)備熱處理工序，采用隨爐升溫至淬火溫度的加熱工藝并沒有預(yù)熱或者限制加熱速度的措施，并且在淬火冷卻時(shí)大型軸類鍛件直接水冷至室溫，這種工藝容易導(dǎo)致大型軸類鍛件的淬硬層較淺，且抵抗淬火開裂的安全系數(shù)低。快速加熱工藝容易導(dǎo)致大型軸類鍛件變形量超差，同時(shí)會(huì)因?yàn)榇笮洼S類鍛件表面與心部的溫差大，表面受拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于材料斷裂強(qiáng)度時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。由于大型軸類鍛件的尺寸較大，若一直采用水冷至室溫，由于內(nèi)外溫差過大，在組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用下容易會(huì)產(chǎn)生裂紋。常規(guī)調(diào)質(zhì)工藝并不適合大型軸類鍛件的調(diào)質(zhì)熱處理，需重新設(shè)計(jì)新的調(diào)質(zhì)處理工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能提高大型軸類鍛件綜合機(jī)械性能、并能有效避免產(chǎn)生裂紋，且變形量符合要求的中碳鋼材質(zhì)大型柴油機(jī)輸出軸調(diào)質(zhì)工藝。
[0007]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0008]一種中碳鋼材質(zhì)大型柴油機(jī)輸出軸調(diào)質(zhì)工藝，包括以下步驟:
[0009]( I)正火
[0010]室溫下將粗加工后的大型柴油機(jī)輸出軸裝入臺(tái)車爐，階段式升溫，在350±20°C、600±20°C時(shí)各保溫I小時(shí)，然后升溫至870±20°C保溫4-4.5小時(shí)；保溫結(jié)束后將大型柴油機(jī)輸出軸吊出，用風(fēng)機(jī)吹風(fēng)冷卻至室溫；[0011](2)三次淬火
[0012]大型柴油機(jī)輸出軸在室溫下再次裝入臺(tái)車爐，階段式升溫，在350±20°C、600±20°C時(shí)各保溫I小時(shí)；然后升溫至850±10°C保溫4.5-5小時(shí)；保溫結(jié)束后，將大型柴油機(jī)輸出軸吊出空冷2分30秒后入水槽冷卻3分鐘，再空冷I分鐘后水冷2分鐘，之后轉(zhuǎn)油槽冷卻至200±20°C ；
[0013](3)高溫回火 [0014]將經(jīng)過三次淬火的大型柴油機(jī)輸出軸吊進(jìn)回火爐，加熱至回火溫度565±10°C，保溫6小時(shí)后出爐空冷。
[0015]本發(fā)明通過正火處理獲得了較細(xì)的片狀珠光體組織，在淬火加熱時(shí)，用較短的時(shí)間完成組織轉(zhuǎn)變，并增加奧氏體中的固溶量提高淬透性，從而獲得較深的硬化層，增大了硬化層抵抗破裂的安全系數(shù)。本發(fā)明通過階段式加熱升溫保溫的方式，有效控制了大型軸類鍛件的變形量，并且降低了由于其內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生的熱應(yīng)力而導(dǎo)致的大型軸類鍛件開裂傾向。本發(fā)明通過空冷——水冷——空冷——水冷——油冷三次淬火合理的淬火冷卻方式，提高大型軸類鍛件第一階段表面馬氏體轉(zhuǎn)化的速度，且提高了其表面淬火硬度。本發(fā)明采用的空冷使得大型軸類鍛件內(nèi)外溫差縮小，有效降低了大型軸類鍛件的開裂傾向。最后在大型軸類鍛件心部轉(zhuǎn)變成珠光體后采用油冷，從而進(jìn)一步降低了淬火應(yīng)力，有效地避免了大型軸類鍛件發(fā)生開裂及變形超差的問題。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋，這些實(shí)施例，是參照附圖僅作為例子給出的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的調(diào)質(zhì)工藝曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]本實(shí)施例的大型柴油機(jī)輸出軸橫截面尺寸約為220mm，其質(zhì)量約為lOOOKg，材質(zhì)為#45鍛材。如圖1所示，本實(shí)施例包括以下步驟:
[0020]( I)正火
[0021]室溫下將粗加工后的大型柴油機(jī)輸出軸裝入臺(tái)車爐，階段式升溫，在350±20°C、600±20°C時(shí)各保溫I小時(shí)，然后升溫至870±20°C保溫4-4.5小時(shí)；保溫結(jié)束后將大型柴油機(jī)輸出軸吊出，用風(fēng)機(jī)吹風(fēng)冷卻至室溫。
[0022](2)三次淬火
[0023]大型柴油機(jī)輸出軸在室溫狀再次裝入臺(tái)車爐，階段式升溫，在350±20°C、600±20°C時(shí)各保溫I小時(shí)；然后升溫至850±10°C保溫4.5-5小時(shí)；保溫結(jié)束后，將大型柴油機(jī)輸出軸吊出空冷2分30秒后入水槽冷卻3分鐘，再空冷I分鐘后水冷2分鐘，之后轉(zhuǎn)油槽冷卻至200±20°C。
[0024](3)高溫回火
[0025]將經(jīng)過三次淬火的大型柴油機(jī)輸出軸吊進(jìn)回火爐，加熱至回火溫度565±10°C，保溫6小時(shí)后出爐空冷。[0026]按照上述調(diào)質(zhì)工藝處理(其中回火溫度有三種)的大型柴油機(jī)輸出軸所取對(duì)應(yīng)三種試樣的機(jī)械性能如表1:
[0027]表1:三種不同的回火溫度的對(duì)應(yīng)機(jī)械性能
【權(quán)利要求】
1.一種中碳鋼材質(zhì)大型柴油機(jī)輸出軸調(diào)質(zhì)工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)正火 室溫下將粗加工后的大型柴油機(jī)輸出軸裝入臺(tái)車爐，階段式升溫，在350±20°c、600±20°C時(shí)各保溫I小時(shí)，然后升溫至870±20°C保溫4-4.5小時(shí)；保溫結(jié)束后將大型柴油機(jī)輸出軸吊出，用風(fēng)機(jī)吹風(fēng)冷卻至室溫； (2)三次淬火 大型柴油機(jī)輸出軸在室溫下再次裝入臺(tái)車爐，階段式升溫，在350±20°C、600±20°C時(shí)各保溫I小時(shí)；然后升溫至850±10°C保溫4.5-5小時(shí)；保溫結(jié)束后，將大型柴油機(jī)輸出軸吊出空冷2分30秒后入水槽冷卻3分鐘，再空冷I分鐘后水冷2分鐘，之后轉(zhuǎn)油槽冷卻至200±20°C ； (3)高溫回火 將經(jīng)過三次淬火的 大型柴油機(jī)輸出軸吊進(jìn)回火爐，加熱至回火溫度565±10°C，保溫6小時(shí)后出爐空冷。
【文檔編號(hào)】C21D9/28GK103614521SQ201310608794
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】朱松東, 徐飛, 莊振武, 連興旺 申請(qǐng)人:中船動(dòng)力有限公司