CN101487077B - 风力发电机用合金渗碳钢齿轮与轴锻件等温正火方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法。将有效厚度大于150mm的合金渗碳钢齿轮和轴锻件竖立摆放在台车上，设定正火奥氏体化加热温度，保温，然后将摆放工件的台车推入台车炉体内加热，到温后保温；工件保温后第1次出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件进行控制冷却，冷却，待锻件表面呈暗红色后，返回已断电的高温炉均温，然后再出炉用风机控制冷却，反复3～5次；台车炉通电，工件返回炉内重新加热，并保温；台车炉断电，工件随炉冷却至500℃后，出炉空冷。本发明不需要专门的等温正火生产线设备，能够处理有效截面厚度大于150mm的工件，工艺简单、成本低廉，产品有满意的显微组织与均匀的硬度。

Description

风力发电机用合金渗碳钢齿轮与轴锻件等温正火方法

技术领域

本发明涉及一种金属热处理方法，特别是一种风力发电机用合金渗碳钢齿轮与轴锻件等温正火方法。

背景技术

风力发电机用的齿轮和轴采用合金渗碳钢制造，钢具体化学成分为：0.15～0.21％C，max0.40％Si，0.50～0.90Mn，max0.035％P，≤0.035％S，1.50～1.80％Cr，0.25～0.35％Mo，1.40～1.70％Ni。工件经下料、锻造、正火、机加工、渗碳、淬火、精磨工序成形。在这一工序中，对合金渗碳钢的锻件进行正火，目的是调整锻件的显微组织和硬度，以改善切削加工性，并为渗碳、淬火做组织准备。由于合金渗碳钢的淬透性高，普通的正火工艺难以获得满足要求的显微组织和硬度，发展了等温正火工艺。铁素体+珠光体金相组织、硬度159～200HBW、晶粒度大于6级，以便于后续的机械加工并为渗碳淬火准备合适的组织。

等温正火是将工件加热至奥氏体化温度，保持一定时间，随后以一定的方式冷却至等温温度，并保持一定时间使其完成铁素体+珠光体或珠光体相变，然后出炉空冷的工艺过程。等温正火后的工件较易获得所要求的显微组织和硬度，避免了带状组织超差及出现非平衡组织。等温正火适用于过冷奥氏体相对稳定，珠光体相变温度范围较小的合金钢工件。其关键是必须严格控制奥氏体化温度至等温温度之间的冷却速度，冷却过快，工件表面局部地方温度有可能低于贝氏体形成温度，造成组织中出现贝氏体；冷却过慢会导致奥氏体在较高的温度下分解而产生较粗的珠光体组织。现有的等温正火工艺必须依靠专门的等温正火生产线实现，对于工件的尺寸有一定的限制，适于处理有效厚度小于150mm的锻件。如：刘云旭在文献“合金渗碳钢锻件的等温正火的研究，金属热处理，1995年第12期”中依据对20CrMoTi等温正火的研究，设计了20CrMoTi锻件正火生产线，适用的锻件厚度在150mm以下；谢飞等在文献“等温正火对汽车齿轮渗碳淬火变形的影响，金属热处理，2005年增刊”中研究发现厚度小于150mm的25MnCr5、20CrMnTi汽车齿轮毛坯经等温正火处理后，渗碳淬火后的变形量显著降低。但有效厚度大于150mm的大型锻件，在现有的等温正火生产线上进行装炉或传送困难，因此等温正火工艺无法实施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺及设备简单、成本低廉，适用于有效厚度大于150mm的风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法。

实现本发明的技术解决方案是：一种风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法，其步骤为：

1.1将有效厚度大于150mm的大型风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件竖立摆放在台车炉的台车上；

1.2设定正火奥氏体化加热温度为920～940℃，保温，然后将摆放工件的台车推入台车炉体内加热，到温后进行保温；

1.3工件保温后第1次出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件进行控制冷却，冷却待工件表面呈暗红色后，返回已断电的台车炉均温6～8分钟，然后再出炉用风机控制冷却，这样反复3～5次；

1.4台车炉通电，工件返回炉内重新加热，并保温；

1.5台车炉断电，工件随炉冷却至500℃后，出炉空冷。

本发明与现有的等温正火技术相比，其显著优点是：1、不需要专门的等温正火生产线设备；2、能够处理有效截面厚度大于150mm的工件；3、工艺简单、容易实现，成本低廉。4、获得的产品就有满意的显微组织与均匀的硬度，组织为铁素体+珠光体，晶粒度大于6级，硬度为159～200HBW。

附图说明

附图是本发明的风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1.风力发电机齿轮箱内中间齿轮轴的等温正火

风力发电机齿轮箱内中间齿轮轴锻件的有效直径为308mm，其等温正火方法如下：

1、将锻件竖立摆放在台车上，锻件之间保留大于100mm的间隙，第一层摆满后，在上面迭放第二层和第三层。

2、设定奥氏体化加热温度为920℃，将摆放好工件的台车推入台车炉炉体内加热，到温后保温6小时。

3、工件保温后出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件吹风冷却10分钟，控制风量的大小。待锻件表面呈暗红色后，返回炉内均温6分钟，然后再出炉冷却。这样反复3次。

4、台车炉通电，工件返回炉内加热至680℃，并保温6小时，

5、台车炉断电，工件随炉冷至500℃后，出炉空冷。

分析检验后发现，经本方法处理的风力发电机齿轮箱内中间齿轮锻件的显微组织为铁素体+珠光体，未见贝氏体及带状组织，硬度为162HBW，晶粒度7级。

实施例2.风力发电机太阳轴的等温正火

风力发电机太阳轴锻件的有效直径为265mm，其等温正火方法如下：

1、将锻件竖立摆放在台车上，锻件之间保留大于100mm的间隙，第一层摆满后，在上面迭放第二层和第三层。

2、设定奥氏体化加热温度为920℃，将摆放好工件的台车推入台车炉炉体内加热，到温后保温6小时。

3、工件保温后出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件吹风冷却10分钟，控制风量的大小。待锻件表面呈暗红色后，返回炉内均温6分钟，然后再出炉冷却。这样反复3次。

4、台车炉通电，工件返回炉内加热至670℃，并保温6小时，

5、台车炉断电，工件随炉冷至500℃后，出炉空冷。

分析检验后发现，经本方法处理的风力发电机太阳轴锻件的显微组织为铁素体+珠光体，未见贝氏体及带状组织，硬度为173HBW，晶粒度7级。

实施例3.风力发电机齿轮箱内中间齿轮的等温正火

风力发电机齿轮箱内中间齿轮的有效厚度为245mm，其等温正火方法如下：

1、将中间齿轮锻件竖立摆放在台车上，锻件之间留大于100mm的间隙，摆满为止。

2、设定奥氏体化加热温度为920℃，将摆放好工件的台车推入台车炉炉体内加热，到温后保温6小时。

3、工件保温后出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件吹风冷却10分钟，控制风量的大小。待锻件表面呈暗红色后，返回炉内均温6分钟，然后再出炉冷却。这样反复3次。

4、台车炉通电，工件返回炉内加热至660℃，并保温6小时。

5、台车炉断电，工件随炉冷至500℃后，出炉空冷。

分析检验后发现，经本方法处理的风力发电机齿轮箱内中间齿轮锻件的显微组织为铁素体+珠光体，未见贝氏体及带状组织，硬度为185HBW，晶粒度7级。

实施例4.风力发电机齿轮的等温正火

风力发电机齿轮的有效厚度为280mm，其等温正火方法如下：

1、将齿轮锻件竖立摆放在台车上，锻件之间留大于100mm的间隙，摆满为止。

2、设定奥氏体化加热温度为920℃，将摆放好工件的台车推入台车炉炉体内加热，到温后保温6小时。

3、工件保温后出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件吹风冷却10分钟，控制风量的大小。待锻件表面呈暗红色后，返回炉内均温6分钟，然后再出炉冷却。这样反复3次。

4、台车炉通电，工件返回炉内加热至680℃，并保温6小时。

5、台车炉断电，工件随炉冷至500℃后，出炉空冷。

分析检验后发现，经本方法处理的风力发电机齿轮锻件的显微组织为铁素体+珠光体，未见贝氏体及带状组织，硬度为162HBW，晶粒度7级。

Claims (5)

1.一种风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法，其步骤如下：

1.1将有效厚度大于150mm的大型风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件竖立摆放在台车炉的台车上；

1.2设定正火奥氏体化加热温度为920～940℃，保温，然后将摆放工件的台车推入台车炉体内加热，到温后进行保温；

1.3工件保温后第1次出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件进行控制冷却，冷却待工件表面呈暗红色后，返回已断电的台车炉均温6～8分钟，然后再出炉用风机控制冷却，这样反复3～5次；

1.4台车炉通电，工件返回炉内重新加热，并保温；

1.5台车炉断电，工件随炉冷却至500℃后，出炉空冷。

2.根据权利要求1所述的风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法，其特征在于：对于需要平放的工件，工件与工件之间留至少100mm的间隙。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法，其特征在于：台车炉通电，工件返回炉内重新加热至630～690℃，并保温5～8小时。

4.根据权利要求1或2所述的风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法，其特征在于：设定正火奥氏体化加热温度为920～940℃，保温时间为3～7小时。

5.根据权利要求1或2所述的风力发电机用合金渗碳钢齿轮和轴锻件等温正火方法，其特征在于：工件保温后第1次出炉，台车炉断电，用轴流风机对工件进行控制冷却，冷却时间10～15分钟。