CN106119509A - 一种kmn材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺，包括预处理和真空亚温气淬：预处理：使叶轮毛坯的硬度经热处理后达到HB187‑255；真空亚温气淬分为两步：1)抽真空至10‑4‑10‑5乇，同时升温至890±5℃，保温200‑400min，氮气冷却至200℃后气冷；2)抽真空至10‑4‑10‑5乇，同时升温至580±5℃，保温300‑500min，氮气冷却至200℃后气冷。本发明提供的真空亚温气淬工艺，保证了叶轮的淬透性和机械性能，叶轮变形量小，满足设计图纸规定精度要求。

Description

一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺
技术领域
本发明涉及材料热处理领域，特别涉及一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺。
背景技术
KMN材料半开式三元叶轮，由于此类叶轮要求机械性能高，叶片形状复杂，热处理过程中容易变形，严重影响机组机械效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是KMN材料半开式三元叶轮热处理过程中容易变形、机械性能差的问题，提供一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种压缩机用KMN材料叶轮的真空亚温气淬工艺，包括预处理和真空亚温气淬：
预处理：使叶轮毛坯的硬度经热处理后达到HB187-255；
真空亚温气淬分为两步：1)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至890±5℃，保温200-400min，氮气冷却至200℃后气冷；2)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至580±5℃，保温300-500min，氮气冷却至200℃后气冷。
进一步地，所述真空亚温气淬中，升温速度为1℃/min。
进一步地，所述真空亚温气淬步骤1)中氮气冷却的气体压力5-5.5Bar，所述真空亚温气淬步骤2)中氮气冷却的气体压力为2-3Bar。
进一步地，所述真空亚温气淬，在升温至890±5℃之前，在750±5℃保温60min。
进一步地，所述预处理包括正火和回火处理：
所述正火工艺为：将叶轮毛坯置于500℃炉内，再加热至980±10℃，保温4.0-7.0小时，升温速度100±10℃/h，出炉空冷至250℃以下；
所述回火工艺为：将叶轮毛坯置于250℃电炉中，再加热至740±10℃，保温6.0-10.0小时，升温速度100±10℃/h，出炉空冷。
进一步地，所述正火工艺在加热至980±10℃之前，在850±10℃保温1.0小时。
本发明提供的KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺，保证了叶轮的淬透性和机械性能，叶轮变形量小，满足设计图纸规定精度要求。
具体实施方式
本发明实施例提供一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺，包括预处理和真空亚温气淬。
1、预处理：包括正火和回火处理；经预处理后叶轮毛坯的硬度经热处理后达到HB187-255；
正火工艺为：将叶轮毛坯置于500℃炉内，再加热至980±10℃，保温4.0-7.0小时，升温速度100±10℃/h，出炉空冷至250℃以下；通过正火处理，细化了材料内部组织，为后续热处理提供组织准备。
回火工艺为：将叶轮毛坯置于250℃电炉中，再加热至740±10℃，保温6.0-10.0小时，升温速度100±10℃/h，出炉空冷。通过回火工艺，获得机加工适宜的材料硬度，硬度达到HB187-255之间。
所述正火工艺在加热至980±10℃之前，在850±10℃保温1.0小时。实现均匀材料内部温度的目的，保证材料内部均达到需要保温温度。
2、真空亚温气淬分为两步：1)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至890±5℃，保温200-400min，氮气冷却至200℃后气冷；2)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至580±10℃，保温300-500min，氮气冷却至200℃后气冷。200℃以下温度，材料马氏体组织转变已完成，冷却变形也不可能发生，因此可出炉空冷。
所述真空亚温气淬中，升温速度为1℃/min。通过控制加热速度，减小加热过快造成叶轮热变形。
所述真空亚温气淬步骤1)中氮气冷却的气体压力5-5.5Bar，所述真空亚温气淬步骤2)中氮气冷却的气体压力为2-3Bar。
步骤1)中氮气冷却的气体压力5-5.5Bar，足够的冷却速度，保证了材料马氏体组织转变完全。步骤2)中氮气冷却的气体压力为2-3Bar，在这个冷速下，获得回火索氏体组织。
所述真空亚温气淬，在升温至890±5℃之前，在750±5℃保温60min。作用是：保证叶轮各部温度均匀，防止温差过大造成叶轮变形。
实施例1
(一)一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺，可应用于压缩机的KMN材料半开式三元叶轮，包括预处理和真空亚温气淬。
1、预处理
先正火：将叶轮毛坯置于500℃炉内，升温至840℃保温1.0小时，再加热至970℃，保温4.0小时，升温速度90℃/h，出炉空冷至250℃以下，后回火：将叶轮毛坯置于250℃电炉中，再加热至730℃，保温6.0小时，升温速度90℃/h，出炉空冷。
预处理后叶轮毛坯的硬度经热处理后达到HB235。
2、真空亚温气淬
1)抽真空至10-4-10-5乇，升温至745℃保温60min，然后升温至885℃，保温200min，升温速度为1℃/min，氮气冷却至200℃后气冷，氮气冷却的气体压力5Bar。
2)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至575℃，保温300min，升温速度为1℃/min，氮气冷却至200℃后气冷，氮气冷却的气体压力为2Bar。
(二)检验叶轮的机械性能和变形量，详见表1。
实施例2
(一)一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺，可应用于压缩机的KMN材料半开式三元叶轮，包括预处理和真空亚温气淬。
1、预处理
先正火：将叶轮毛坯置于500℃炉内，升温至850℃保温1.0小时，再加热至980℃，保温5.5小时，升温速度100℃/h，出炉空冷至250℃以下；后回火：将叶轮毛坯置于250℃电炉中，再加热至740℃，保温8.0小时，升温速度100℃/h，出炉空冷。
预处理后叶轮毛坯的硬度经热处理后达到HB221。
2、真空亚温气淬
1)抽真空至10-4-10-5乇，升温至750℃保温60min，然后升温至890℃，保温300min，升温速度为1℃/min，氮气冷却至200℃后气冷，氮气冷却的气体压力5.5Bar；
2)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至580℃，保温400min，升温速度为1℃/min，氮气冷却至200℃后气冷，氮气冷却的气体压力为2.5Bar。
(二)检验叶轮的机械性能和变形量，详见表1。
实施例3
(一)一种KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺，可应用于压缩机的KMN材料半开式三元叶轮，包括预处理和真空亚温气淬。
1、预处理
先正火：将叶轮毛坯置于500℃炉内，升温至860℃保温1.0小时，再加热至990℃，保温7.0小时，升温速度110℃/h，出炉空冷至250℃以下；后回火：将叶轮毛坯置于250℃电炉中，再加热至750℃，保温10.0小时，升温速度110℃/h，出炉空冷。
预处理后叶轮毛坯的硬度经热处理后达到HB241；
2、真空亚温气淬
1)抽真空至10-4-10-5乇，升温至755℃保温60min，然后升温至895℃，保温400min，升温速度为1℃/min，氮气冷却至200℃后气冷，氮气冷却的气体压力5Bar；
2)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至585℃，保温500min，升温速度为1℃/min，氮气冷却至200℃后气冷，氮气冷却的气体压力为3Bar。
(二)检验叶轮的机械性能和变形量，详见表1。
综上实施例1-3，可以看出，本发明的KMN材料半开式三元叶轮的真空亚温气淬工艺，能够获得材料良好的综合机械性能，而且叶轮变形较小。
表1实施例1-3的得到叶轮的机械性能
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实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，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种压缩机用KMN材料叶轮的真空亚温气淬工艺，其特征在于，包括预处理和真空亚温气淬：
预处理：使叶轮毛坯的硬度经热处理后达到HB187-255；
真空亚温气淬分为两步：1)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至890±5℃，保温200-400min，氮气冷却至200℃后气冷；2)抽真空至10-4-10-5乇，同时升温至580±5℃，保温300-500min，氮气冷却至200℃后气冷。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述真空亚温气淬中，升温速度为1℃/min。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述真空亚温气淬步骤1)中氮气冷却的气体压力5-5.5Bar，所述真空亚温气淬步骤2)中氮气冷却的气体压力为2-3Bar。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述真空亚温气淬，在升温至890±5℃之前，在750±5℃保温60min。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述预处理包括正火和回火处理：
所述正火工艺为：将叶轮毛坯置于500℃炉内，再加热至980±10℃，保温4.0-7.0小时，升温速度100±10℃/h，出炉空冷至250℃以下；
所述回火工艺为：将叶轮毛坯置于250℃电炉中，再加热至740±10℃，保温6.0-10.0小时，升温速度100±10℃/h，出炉空冷。
6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述正火工艺在加热至980±10℃之前，在850±10℃保温1.0小时。
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