CN102586571A - 风机主轴的淬火处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及风机主轴的淬火处理方法，可提高所加工的风机主轴的机械性能，适于2MW风机主轴的加工，包括如下步骤：将风机主轴钢材料加热到临界温度以上，保温以使其奥氏体化；将风机主轴表面温度水冷到250-350℃；油冷150-250分钟。进一步，水冷前还包括空气预冷的步骤，空气预冷结束后风机主轴钢材料的温度高于临界温度。本发明的方法可降低零件淬火冷却过程的热应力，保证产品在获得下贝氏体以及马氏体的情况下，具有一定淬硬层深度，不出现开裂的倾向。

Description

风机主轴的淬火处理方法
技术领域
本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及风机主轴的淬火处理方法。
背景技术
风机主轴是风力发电机的核心构件。其生存环境温度为：-40℃-50℃。材质为42CrMoA。其技术要求如下表所示：
Figure BDA0000139616290000011
但采用现有的常规热处理工艺参见图1和图2，由淬火和回火工艺组成，但现有的常规热处理工艺达不到规定的技术要求，下表为现有常规热处理工艺加工出风机主轴的机械性能：
Figure BDA0000139616290000012
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种风机主轴的淬火处理方法，可提高所加工的风机主轴的机械性能，适于2MW风机主轴的加工。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：风机主轴的淬火处理方法，所述风机主轴钢材料为42CrMoA，包括如下步骤：
将风机主轴钢材料加热到临界温度以上，保温以使其奥氏体化；
将风机主轴表面温度水冷到250-350℃；
油冷150-250分钟。
进一步，水冷前还包括空气预冷的步骤，空气预冷结束后风机主轴钢材料的温度高于临界温度。
进一步，空气预冷时间为0.5-3分钟。
进一步，空气预冷时间为1分钟。
进一步，将风机主轴表面温度水冷到300℃。
进一步，水冷时采用水与空气间隔冷却。
进一步，水与空气间隔冷却中，水冷时间为10-14分钟。
进一步，水与空气间隔冷却中，水冷时间为12分钟。
进一步，所述水与空气间隔冷却步骤如下：水冷4分钟，空冷2分钟，水冷4分钟，空冷2分钟，水冷4分钟，空冷2分钟。
本发明的风机主轴的淬火处理方法对常规热处理工艺中的淬火处理工艺进行改进，由于主轴尺寸较大，特别是小端取样时，距离表面尺寸的1/3R的纵向处。从理论上面分析由于零件截面尺寸较大，其淬硬层深浅。因此，直接影响其低温冲击性能指标。为了提高其低温冲击，必须增加淬火冷却速度，保证1/3R获得一定的淬硬层深度。通过计算以及结合实际的工作经验得出，该钢种为可水淬钢种，但水冷时间要严格控制。特别是在淬火的操作工程中我们要严格加以控制，否则容易出现淬裂的风险。比如零件出炉淬火时先进行预冷一个阶段(空冷约一分钟)，该材料的AC3点在780℃左右，只要预冷温度高于780℃，就可以保证该钢种处于奥氏体化状态，以减小零件淬火冷却过程的热应力。其次，在水冷却阶段过程中，采用水-空气-水的间隙冷却，也能减小淬火冷却中的热应力。当零件在水中的冷却温度在该材料的Ms点附近时，就可以转到油中进行冷却，保证产品在获得下贝氏体以及马氏体的情况下，具有一定淬硬层深度，不出现开裂的倾向。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
图1：常规热处理工艺中淬火处理方法的工艺流程示意图；
图2：常规热处理工艺中回火处理方法的工艺流程示意图；
图3：实施例2的风机主轴的淬火处理方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
参见图3，本发明的风机主轴的淬火处理方法，所述风机主轴钢材料为42CrMoA，包括如下步骤：
1)将风机主轴钢材料加热到临界温度以上，保温以使其奥氏体化；
2)空气预冷，空气预冷结束后风机主轴钢材料的温度高于AC3临界温度，42CrMoA的AC3临界温度为780℃，通常空气预冷时间为0.5-3分钟，优选为1分钟。
3)水冷到马氏体相变开始点附近，42CrMoA的MS马氏体相变开始点为360℃左右，因此，将风机主轴表面温度水冷到250-350℃，优选将风机主轴表面温度水冷到300℃，减小淬火冷却中的热应力，水冷时采用水与空气间隔冷却，水冷时间为10分钟，优选的，水冷过程为：水冷4分钟，空冷2分钟，水冷3分钟，空冷2分钟，水冷3分钟，空冷2分钟。
4)油冷150-250分钟。
油冷步骤结束后立即进行回火。
实施例1
本实施例的风机主轴的淬火处理方法，所述风机主轴钢材料为42CrMoA，包括如下步骤：
1)将风机主轴钢材料加热到临界温度以上，保温以使其奥氏体化；
2)空气预冷，空气预冷结束后风机主轴钢材料的温度高于AC3临界温度，42CrMoA的AC3临界温度为780℃，空气预冷时间为0.5分钟。
3)将风机主轴表面温度水冷到250℃，水冷时间为10分钟，水冷过程为：水冷4分钟，空冷2分钟，水冷3分钟，空冷2分钟，水冷3分钟，空冷2分钟。
4)油冷250分钟。
本实施例的方法加工出的风机主轴的机械性能如下表所示：
Figure BDA0000139616290000041
实施例2
本实施例的风机主轴的淬火处理方法，所述风机主轴钢材料为42CrMoA，包括如下步骤：
1)将风机主轴钢材料加热到临界温度以上，保温以使其奥氏体化；
2)空气预冷，空气预冷结束后风机主轴钢材料的温度高于AC3临界温度，42CrMoA的AC 3临界温度为780℃，空气预冷时间为1分钟。
3)将风机主轴表面温度水冷到300℃，水冷时间为12分钟，水冷过程为：水冷4分钟，空冷2分钟，水冷4分钟，空冷2分钟，水冷4分钟，空冷2分钟。
4)油冷200分钟。
本实施例的方法加工出的风机主轴的机械性能如下表所示：
Figure BDA0000139616290000042
实施例3
本实施例的风机主轴的淬火处理方法，所述风机主轴钢材料为42CrMoA，包括如下步骤：
1)将风机主轴钢材料加热到临界温度以上，保温以使其奥氏体化；
2)空气预冷，空气预冷结束后风机主轴钢材料的温度高于AC3临界温度，42CrMoA的AC3临界温度为780℃，空气预冷时间为3分钟。
3)将风机主轴表面温度水冷到350℃，水冷时间为14分钟，水冷过程为：水冷5分钟，空冷2分钟，水冷5分钟，空冷2分钟，水冷4分钟，空冷2分钟。
4)油冷150分钟。
本实施例的方法加工出的风机主轴的机械性能如下表所示：
Figure BDA0000139616290000051
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.风机主轴的淬火处理方法，所述风机主轴钢材料为42CrMoA，其特征在于：包括如下步骤：
将风机主轴钢材料加热到临界温度以上，保温以使其奥氏体化；
将风机主轴表面温度水冷到250-350℃；
油冷150-250分钟。
2.根据权利要求1所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：水冷前还包括空气预冷的步骤，空气预冷结束后风机主轴钢材料的温度高于临界温度。
3.根据权利要求2所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：空气预冷时间为0.5-3分钟。
4.根据权利要求3所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：空气预冷时间为1分钟。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：将风机主轴表面温度水冷到300℃。
6.根据权利要求5所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：水冷时采用水与空气间隔冷却。
7.根据权利要求6所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：水与空气间隔冷却中，水冷时间为10-14分钟。
8.根据权利要求7所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：水与空气间隔冷却中，水冷时间为12分钟。
9.根据权利要求8所述的风机主轴的淬火处理方法，其特征在于：所述水与空气间隔冷却步骤如下：水冷4分钟，空冷2分钟，水冷4分钟，空冷2分钟，水冷4分钟，空冷2分钟。
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