CN103173604A - 一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风机主轴生产技术领域，具体涉及一种能够使得风机主轴材料的机械性能中低温冲击韧性数值大幅度提高的热处理方法，选用42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为840℃～860℃条件下装炉，加热均温，保温后出炉，出炉温度在840℃～860℃，空冷后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却，再空冷后，再次注水喷浸冷却，然后空冷之后采用浸水或喷淋冷却，按此反复3～6次；冷却结束后工件出水温度控制在140-160℃，淬火结束后按590～630℃的温度回火，回火保温；回火出炉后空冷和水冷交替后空冷至室温，验证得到-30℃冲击功的数值相对常规热处理工艺可以大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于风机主轴生产技术领域，具体涉及一种能够使得风机主轴材料的机械性能中低温冲击韧性数值大幅度提高的热处理方法。
背景技术
在国家大力推行新能源的背景下，风力发电成为大众关注的焦点。风机主轴作为风力发电机的一个重要部件也被各大生产商不断追捧。作为兵装集团一份子的我公司积极响应政府号召迈进风机主轴加工领域。在生产中我们发现，一些风机主轴产品对材料的性能要求有非常高的要求，而需要这些产品的风电整机制造商往往是一些大的跨国公司。
为了开拓风机主轴的市场，我们选择了对主轴材料要求最高的一个品种进行立项。该产品由于技术要求在1/2半径处取纵向试样，做-30℃的V型缺口的冲击功试验，在实际测试过程中由于试棒的取样位置大大深于热处理的淬硬层导致冲击功试验非常难以合格。经过对比实验，如果按照正常的热处理工艺进行生产，大多数机械性能试验中-30℃冲击功的数值不合格。产品的热处理合格率低于30%。造成了巨大的生产成本，无法保证产品的正常生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，该方法可以大大提高风机主轴材料在热处理后的-30℃冲击功试验得到数值的合格率。
本发明的目的是这样实现的：一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，选用42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为840℃～860℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在840℃～860℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复3～6次；冷却结束后工件出水温度控制在140-160℃，淬火结束后按590～630℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
在风机主轴的热处理过程中，通过控制风机主轴的淬火出炉温度为840℃～860℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，通过水冷和空冷相互交替的过程，并且通过整体喷淋装置将淬火冷却方式改为喷淋或喷浸的冷却方式以大幅增快冷却速度，这种方式可以将钢铁件淬火冷却初期的气膜阶段（气膜阶段产生的气膜会影响工件冷却，使冷却速度下降）大幅度缩短，甚至将气膜阶段降为零，使风机主轴的温度迅速下降达到较好淬火效果，使风机主轴的冷却躲过珠光体及上贝氏体的临界冷却曲线，最终使主轴距离表皮较深范围内的内部组织也获得较好的淬火组织。之后经过590～630℃之间的回火后出炉冷却，降到室温后风机主轴的轴头端在1/2半径处取材料试样送理化部门做机械性能试验，验证得到-30℃冲击功的数值相对常规热处理工艺可以大幅提高。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
实施例1：
一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，选用六根42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为840℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在840℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复3次；冷却结束后工件出水温度控制在140℃，淬火结束后按590℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
实施例2：
一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，选用六根42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为840℃℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在860℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复4次；冷却结束后工件出水温度控制在160℃，淬火结束后按630℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
实施例3：
一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，选用六根42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为860℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在860℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复6次；冷却结束后工件出水温度控制在160℃，淬火结束后按630℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
实施例4：
一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，选用六根42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为860℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在840℃℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复5次；冷却结束后工件出水温度控制在140-160℃，淬火结束后按590℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
实施例5：
一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，选用六根42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为840℃～860℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在840℃～860℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复3～6次；冷却结束后工件出水温度控制在140-160℃，淬火结束后按590～630℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
实施例6：
一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，选用六根42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为850℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在850℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复4次；冷却结束后工件出水温度控制在150℃，淬火结束后按600℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
以上的六个实施例中，通过采用六根42CrMoA材质的风机主轴进行实际操作，其中采用水冷和空冷结合的方式进行冷却选择的时间，主要是根据工件的形状、化学成分、工件的有效直径以及工件的有效厚度决定，工件的形状、有效厚度和直径都比较大的时候，需要冷却的时间相对较长，冷却的次数和冷却的时间跟工件本身在淬火过程中吸收的热量来决定，吸收的热量多的话，需要的冷却的次数和时间都是相对较多较长的，反之需要的次数和时间是相对较少较短的。
具体的淬火的入炉温度和出路温度的控制根据具体技术要求的强度和硬度来决定。
对这六根风机主轴进行了常规的热处理方法和本发明的热处理的对比实验，具体的对比数据如表一和表二：
表一
表二
通过以上的分析得知：六根风机轴中，主轴1、主轴2、主轴3采用常规的热处理工艺，得出-30℃冲击功指标明显的小于主轴4、主轴5、主轴6采用本发明方法的热处理工艺。
Claims (1)
1.一种提高风机主轴低温冲击功的热处理方法，其特征在于：选用42CrMoA材质的风机主轴，在淬火温度为840℃～860℃条件下装炉，加热均温6～7h，保温6～8h后出炉，出炉温度在840℃～860℃，空冷5～8min后置于淬火工位中，然后注水喷浸冷却2～5min，再空冷1～2min后，再次注水喷浸冷却10～20min，然后空冷2～4min之后采用浸水或喷淋冷却1～3min，按此反复3～6次；冷却结束后工件出水温度控制在140-160℃，淬火结束后按590～630℃的温度回火，回火保温25～30h；回火出炉后空冷和水冷交替10～20min后空冷至室温。
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