CN102899579A - 大功率发动机曲轴及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率发动机曲轴，包含的组分及重量百分比如下：C：0.42～0.50%，Si：0.15～0.37%，Mn：0.50～0.90%，P：0～0.035%，S：0～0.035%，Cr：0.15～0.30%，Ni：0.15～0.40%，Mo：0.01～0.15%，Cu：0～0.20%，本发明通过对化学成份进行合理设计，从而明显提高了力学性能，在保证低成本的前提下满足了生产大功率发动机曲轴的需求，该曲轴可广泛应用于机车柴油机、船用柴油机、燃气机等技术领域，为降低成本后的发动机提供了具有足够疲劳强度、弯曲刚度、使用寿命和扭转刚度并有良好工作均匀性的一种大功率发动机曲轴。
Description
技术领域
本发明涉及一种大功率发动机曲轴。属于发动机旋转运动件领域。涉及机车柴油机曲轴、船用柴油机曲轴、燃气机曲轴等技术领域。
背景技术
目前，柴油机广泛应用于在机车、船舶、电站等领域上。曲轴是发动机中传递动力的主要部件，曲轴的功用是把活塞的往复运动通过连杆变成旋转运动，以输出发动机所产生的功率，并驱动发动机的配气机构、喷油泵、机油泵、水泵以及其他附件。
现在，国内大功率发动机曲轴材料多是采用合金钢，例如：42CrMo、40CrNiMo等，其材料成本昂贵。本发明设计出合理的化学成份，从而明显提高了力学性能，保证在低成本的前提下满足了生产大功率发动机曲轴的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是：提供一种机械性能提高的大功率发动机碳钢曲轴，保证在低成本的前提下满足生产大功率发动机碳钢曲轴的需求。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种大功率发动机曲轴，所述曲轴包含的组分及重量百分比如下：C：0.42～0.50%，Si：0.15～0.37%，Mn：0.50～0.90%，P：0～0.035%，S：0～0.035%，Cr：0.15～0.30%，Ni：0.15～0.40%，Mo：0.01～0.15%，Cu：0～0.20% ，余量为铁和不可避免的杂质；
作为优选方式，所述曲轴包含的组分及重量百分比如下：C：0.44～0.48%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.60～0.90%，P：0～0.035%，S：0～0.035%，Cr：0.20～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Mo：0.01～0.15%，Cu：0～0.20% 。
作为优选方式，所述曲轴包含的组分及重量百分比如下：C：0.45～0.47%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.65～0.90%，P：0～0.03%，S：0～0.03%，Cr：0.25～0.30%，Ni：0.25～0.40%，Mo：0.05～0.15%，Cu：0～0.20% 。
作为优选方式，所述曲轴的机械性能为：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。
以下具体说明各元素的作用及原理：
C：碳是决定钢材性能的最重要元素。当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，可提高钢材的强度、硬度和淬透性。本发明材料为中碳钢，在含碳量为0.42～0.50%范围内，调质热处理后可提高材料的强度和塑韧性。
Si：是作为脱氧剂而存在的，是钢中的有益元素。硅含量较低时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响，硅含量较高时，材料脆性增加，故设定范围为0.15～0.37% 。
Mn：锰具有很好的脱氧能力，可以改善钢的品质，在含硫的钢中，锰能使硫造成的热脆性和冷脆性减到最小。提高钢的强度和硬度及耐磨性。在本发明材料中加入0.65～0.90%的锰，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。
P：磷是钢中的有害元素，增加钢的冷脆性，降低钢的冲击韧性等。但由于其是由矿石中带入的，不可能去除干净，必须严格控制含量，因此要求本钢中含磷量小于0.035% 。
S：硫是钢中的有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造时造成裂纹。但由于其是由矿石中带入的，不可能去除干净，必须严格控制含量，因此要求本钢中含磷量小于0.035% 。
Cr：铬主要作用是提高淬透性。使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能。虽然增加铬的含量会增加材料的淬透性，但是本发明材料是中碳钢，不是合金钢，为降低成本，故将其含量确定为0.15～0.30% 。
Ni:可以提高钢的强度，而又能保持良好的塑性和韧性。增加钢的淬透性及硬度。但由于镍是较稀缺资源，为降低成本，故应合理使用，确定范围为0.15～0.40%。
Mo:钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在本发明材料中适当加入微量钼能提高其机械性能，防止回火脆性，因而确定范围为0.01～0.15%。
Cu:铜是钢中无法去除元素、残余元素，作为热压力加工用钢，为防止铜脆，必须将其含量控制在0-0.20% 。
与现有碳钢材料曲轴相比，本发明的碳钢曲轴明显提高了力学性能，机械性能参数如下：
| 参数 | Rm（抗拉强度） | Rp0.2 | A（断后伸长率） | Z（断面收缩率） | Aku5（深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功） |
| 单位 | MPa | MPa | % | % | J |
| 本发明曲轴 | 690～850 | ≥390 | ≥16 | ≥45 | ≥22 |
本发明另外一个发明目的是提供一种上述大功率发动机曲轴的制作方法，本发明目的通过下述技术方案来实现：
1、一种上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830℃～870℃，保温8-10小时;所述高温回火处理：回火温度630℃～670℃，回火时间20-25小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合上述曲轴的机械性能要求，曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830℃～870℃，保温7-10小时;所述高温回火处理：回火温度630℃～670℃，回火时间10-15小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度830℃～840℃，保温5-7小时; 所述高温回火处理：回火温度500℃～600℃，回火时间9-11小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2～5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
2、下面说明方法步骤的原理及作用：
（1）曲轴光坯：镇静钢组织致密，成份均匀，含硫量少，性能稳定，故曲轴光坯应采用经精炼或真空处理的镇静钢，也可选用能改善材料综合性能的电渣重熔钢，其化学成份应符合本发明的化学成分要求。为了保证光坯内部质量，使枝晶破碎，孔隙被压实，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，为了细化晶粒、去除应力、消除锻造不均匀性、防氢脆等，故需进行退火或正火+高温回火处理。
为了准确判定曲轴光坯中是否存在影响使用的气孔、裂纹、夹渣之类的内部缺陷等，避免不合格产品流序造成废品，曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，所谓具有连续纤维的镦锻方法，即曲轴光坯经采用具有连续晶粒流线的镦锻方法，锻造所获得的具有成形曲拐的锻件，曲轴采用全流线锻造方法，使流线沿曲轴外形连续分布，可以提高20%以上的疲劳强度，延长了使用寿命，降低了材料消耗，为能取到代表曲轴机械性能的试块，曲轴毛坯应在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，为了消除应力和改善组织，上述曲轴毛坯应进行正火或正火+高温回火处理。
（4）曲轴热处理：一、曲轴经粗加工后进行热处理方法为：淬火+高温回火（调质处理）。淬火处理：加热温度830℃～840℃，保温5-7小时，通过加热使钢组织结构中的铁素体和珠光体充分转变为成分均匀的奥氏体，组织成分均匀；回火处理：回火温度500℃～600℃，回火时间9-11小时，空气冷却，以此消除淬火钢件中的内应力，获得所需的机械性能。为提高曲轴的耐磨性、疲劳强度及使用寿命，对产品进行表面中频感应淬火。对轴颈和止推面进行表面中频感应淬火，可提高曲轴的耐磨性及使用寿命，对外圆根进行表面中频感应淬火，可提高曲轴抗疲劳强度。
3、作为进一步优选，所述方法具体包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃～860℃，保温9-10小时;所述高温回火处理：回火温度640℃～660℃，回火时间20-22小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合上述性能要求，曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤，应符合其要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃～860℃，保温8-10小时;所述高温回火处理：回火温度640℃～660℃，回火时间10-12小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度840℃，保温6小时; 所述高温回火处理：回火温度550℃～600℃，回火时间10小时，空气冷却；
然后进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2.5～5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本发明的有益效果： 1、通过对碳钢的化学成份进行调整，设计出合理的化学成份，从而明显提高了力学性能，在保证低成本的前提下满足了生产大功率发动机曲轴的需求。2、该碳钢曲轴可广泛应用于机车柴油机、船用柴油机、燃气机等技术领域，为降低成本后的发动机提供了具有足够疲劳强度、弯曲刚度、使用寿命和扭转刚度并有良好工作均匀性的一种大功率发动机曲轴。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1
1、一种大功率发动机曲轴,包含的组分及重量百分比如下：
C：0.42%，Si：0.15%，Mn：0.50%， Cr：0.15%，Ni：0.15%，Mo：0.01%，余量为铁和不可避免的杂质。
2、上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830℃℃，保温8小时;所述高温回火处理：回火温度630℃，回火时间20小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合下述机械性能要求：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
超声波探伤应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830℃，保温7小时;所述高温回火处理：回火温度630℃，回火时间10小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度830℃，保温5小时; 所述高温回火处理：回火温度500℃，回火时间9小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本曲轴的直径为Φ220～Φ230mm。
实施例2
1、一种大功率发动机曲轴,包含的组分及重量百分比如下：
C： 0.50%，Si： 0.37%，Mn： 0.90%， P :0.035%，S： 0.035%，Cr： 0.30%，Ni： 0.40%，Mo： 0.15%，Cu： 0.20% ，余量为铁和不可避免的杂质。
2、上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度870℃，保温10小时;所述高温回火处理：回火温度670℃，回火时间25小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合下述机械性能要求：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
超声波探伤应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度870℃，保温10小时;所述高温回火处理：回火温度670℃，回火时间15小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度840℃，保温7小时; 所述高温回火处理：回火温度600℃，回火时间11小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本曲轴的直径为Φ220～Φ230mm。
实施例3
1、一种大功率发动机曲轴,包含的组分及重量百分比如下：
C：0.44%，Si：0.15%，Mn：0.6%，P ：0～0.2%，S：0～0.02%，Cr： 0.20%，Ni：0.20%，Mo：0.01%，Cu：0～0.1% ，余量为铁和不可避免的杂质。
2、上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃，保温9小时;所述高温回火处理：回火温度640℃，回火时间20小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合下述机械性能要求：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
超声波探伤应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃，保温8小时;所述高温回火处理：回火温度640℃，回火时间10小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度840℃，保温6小时; 所述高温回火处理：回火温度550℃，回火时间10小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2.5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本曲轴的直径为Φ220～Φ230mm。
实施例4
1、一种大功率发动机曲轴,包含的组分及重量百分比如下：
C：0.48%，Si：0.35%，Mn： 0.90%，P ： 0.035%，S： 0.035%，Cr： 0.30%，Ni： 0.40%，Mo：0.15%，Cu：0.20% ，余量为铁和不可避免的杂质。
2、上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度860℃，保温10小时;所述高温回火处理：回火温度660℃，回火时间22小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合下述机械性能要求：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
超声波探伤应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度860℃，保温10小时;所述高温回火处理：回火温度660℃，回火时间12小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度840℃，保温6小时; 所述高温回火处理：回火温度580℃，回火时间10小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度4mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本曲轴的直径为Φ220～Φ230mm。
实施例5
1、一种大功率发动机曲轴,包含的组分及重量百分比如下：
C：0.45%，Si：0.15%，Mn：0.65%， S：0～0.01%，Cr：0.25%，Ni：0.25%，Mo：0.05%，Cu：0～0.1% ，余量为铁和不可避免的杂质。
2、上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度850℃，保温8.5小时;所述高温回火处理：回火温度660℃，回火时间23小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合下述机械性能要求：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
超声波探伤应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度850℃，保温9小时;所述高温回火处理：回火温度650℃，回火时间11小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度840℃，保温5.5小时; 所述高温回火处理：回火温度560℃，回火时间10.5小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度4.5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本曲轴的直径为Φ220～Φ230mm。
实施例6
1、一种大功率发动机曲轴,包含的组分及重量百分比如下：
C：0.47%，Si： 0.35%，Mn： 0.90%，P ： 0.03%，S： 0.03%，Cr： 0.30%，Ni：0.40%，Mo：0.15%，Cu：0.20% ，余量为铁和不可避免的杂质。
2、上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830-850℃，保温9小时;所述高温回火处理：回火温度630℃～650℃，回火时间20-25小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合下述机械性能要求：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
超声波探伤应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830℃～850℃，保温7-10小时;所述高温回火处理：回火温度630℃～650℃，回火时间11小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度830℃～835℃，保温6小时; 所述高温回火处理：回火温度500℃～550℃，回火时间10小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2～5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本曲轴的直径为Φ220～Φ230mm。
实施例7
1、一种大功率发动机曲轴,包含的组分及重量百分比如下：
C：0.42～0.46%，Si：0.15～0.25%，Mn：0.50～0.70%，P ：0.01～0.02%，S：0.01～0.02%，Cr：0.15～0.25%，Ni：0.15～0.3%，Mo：0.01～0.09%，Cu：0.05～0.1% ，余量为铁和不可避免的杂质。
2、上述大功率发动机曲轴的制作方法，包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃～860℃，保温8-10小时;所述高温回火处理：回火温度640℃～660℃，回火时间21-24小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合下述机械性能要求：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤。
超声波探伤应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃～860℃，保温7-10小时;所述高温回火处理：回火温度640℃～660℃，回火时间12-14小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度835℃，保温5-5.5小时; 所述高温回火处理：回火温度500℃～550℃，回火时间9-10小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2～4mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
本曲轴的直径为Φ220～Φ230mm。
Claims (6)
1.一种大功率发动机曲轴,其特征在于：所述曲轴包含的组分及重量百分比如下：
C：0.42～0.50%，Si：0.15～0.37%，Mn：0.50～0.90%，P：0～0.035%，S：0～0.035%，Cr：0.15～0.30%，Ni：0.15～0.40%，Mo：0.01～0.15%，Cu：0～0.20% ，余量为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的大功率发动机曲轴，其特征在于：所述曲轴包含的组分及重量百分比如下：
C：0.44～0.48%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.60～0.90%，P：0～0.035%，S：0～0.035%，Cr：0.20～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Mo：0.01～0.15%，Cu：0～0.20% 。
3.如权利要求1所述的大功率发动机曲轴，其特征在于：所述曲轴包含的组分及重量百分比如下：
C：0.45～0.47%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.65～0.90%，P：0～0.03%，S：0～0.03%，Cr：0.25～0.30%，Ni：0.25～0.40%，Mo：0.05～0.15%，Cu：0～0.20% 。
4.如权利要求1或2或3所述的大功率发动机曲轴，其特征在于：所述曲轴的机械性能为：抗拉强度Rm为690-850MPa，名义屈服强度Rp0.2≥390MPa，断后伸长率A≥16%，断面收缩率≥45%，深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功Aku5≥22J。
5.如权利要求4所述的大功率发动机曲轴的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830℃～870℃，保温8-10小时;所述高温回火处理：回火温度630℃～670℃，回火时间20-25小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合上述曲轴的机械性能要求，曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度830℃～870℃，保温7-10小时;所述高温回火处理：回火温度630℃～670℃，回火时间10-15小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度830℃～840℃，保温5-7小时; 所述高温回火处理：回火温度500℃～600℃，回火时间9-11小时，空气冷却；
然后对进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2～5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
6.如权利要求4所述的发动机曲轴的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）曲轴光坯：曲轴光坯采用经精炼或真空处理的镇静钢，或电渣重熔钢，镇静钢或电渣重熔钢的成份应符合上述成分要求，曲轴光坯的锻造比不得小于4，光坯锻造后，进行退火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃～860℃，保温9-10小时;所述高温回火处理：回火温度640℃～660℃，回火时间20-22小时，在钢锭冒口端一侧1/2R处取样，按照GB/T699规定进行热处理后做力学性能试验，结果应符合上述曲轴的机械性能要求，曲轴光坯经粗加工后按GB/T6402《钢锻件超声波检验方法》进行超声波探伤，应符合如下要求：a)超声波探伤起始灵敏度为Φ2mm当量；b)光坯内部缺陷采用当量缺陷（AVG图）表示；c)光坯中不得有白点、裂纹；d)光坯中不得有密集性缺陷存在，密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，同时存在5个以上缺陷且每个缺陷的当量直径等于或大于Φ2～Φ4mm ；e)光坯中允许有非密集性当量直径为Φ2～Φ4mm的缺陷存在，Φ2mm以上单个缺陷应记录；非密集性缺陷系指棱长50mm的立方体内，数量少于5个Φ2～Φ4mm的缺陷； f)光坯中不允许有连续缺陷存在，连续缺陷是指某个距离上当量直径≥Φ2mm，幅度波动范围能在探头持续移动距离等于或大于30mm的区间内≤2dB的缺陷信号；
（2）曲轴镦锻：曲轴光坯通过具有连续纤维的镦锻方法锻制成曲轴毛坯，曲轴毛坯在功率输出端留放连体试块，其截面与锻件主体的截面一致，曲轴毛坯进行正火或正火+高温回火处理，所述正火：加热温度840℃～860℃，保温8-10小时;所述高温回火处理：回火温度640℃～660℃，回火时间10-12小时，以消除应力和改善组织；
（3）曲轴毛坯按照产品要求进行粗加工；
（4）曲轴热处理：粗加工后的曲轴毛坯进行热处理，方法为：淬火+高温回火，即调质处理，所述淬火处理：加热温度840℃，保温6小时; 所述高温回火处理：回火温度550℃～600℃，回火时间10小时，空气冷却；
然后进行表面中频感应淬火，淬火部位：曲柄销轴颈及外圆根部位、主轴颈、止推面，淬火后的表面硬度：50～55HRC，止推面及外圆弧圆根部位≥45HRC，硬化层深度2.5～5mm；
（5）成品加工：精铣安装面、钻铰安装面各孔；钻斜油孔；半精磨主轴颈、精车开档及自由端、输出端；半精磨及精磨连杆颈，精车自由端锥度，精磨主轴颈、自由端锥度。
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