CN109112263A - 一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺 - Google Patents

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刘业超
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Abstract

本发明提供了一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，包括正火处理、淬火处理、一次回火处理和二次回火处理四个处理过程。本发明提供的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，不仅能够减少热处理周期，降低能源消耗，而且经过热处理后的14Cr17Ni2钢轴的各种力学性能都能满足使用要求。

Description

一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺
技术领域
本发明涉及钢热处理技术领域，特别涉及一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺。
背景技术
14Cr17Ni2不锈钢由于其在硝酸环境中优秀的耐腐蚀性，成为硝酸四合一机组中氧化氮压缩机主轴的首选材料，目前，锻造成型的14Cr17Ni2钢轴的传统热处理工艺包括两个部分：
(1)预备热处理：先进行正火处理，将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温1-3h后加热至1010-1030℃保温后空冷至室温；然后进行回火处理，将14Cr17Ni2钢轴加热至700-730℃保温后空冷至室温。
(2)最终热处理：先进行淬火处理，将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温1-3h后加热至990-1010℃保温后油冷至200℃以下后空冷；然后进行回火处理，将14Cr17Ni2钢轴加热至660～700℃保温后油冷至200℃以下后空冷；最后回火处理，将14Cr17Ni2钢轴加热至620～660℃保温后空冷至室温。
目前14Cr17Ni2钢轴的传统热处理过程中的正火处理为晶粒细化和碳化物分布均匀化，对于马氏体不锈钢来说，在空冷的情况下得到的组织为淬火马氏体，淬火应力很大，因此通过正火处理后的回火处理是为了调整钢的组织结构，消除内应力，使其获得对后续的热处理有利的组织，后续淬火+双回火的目的是细化晶粒，达到设计要求的力学性能。但是传统的热处理工艺工序较多，包括5道热处理工序，生产周期长，能源消耗大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产周期短且能源消耗小的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，包括如下步骤：
正火处理：将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温1-3h，然后加热至1010-1030℃，保温时间为有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于2h，出炉空冷；
淬火处理：将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，然后加热至990-1010℃，保温时间为有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于2h，出炉采用40-80℃的淬火油冷却至200℃以下后空冷；
一次回火处理：将14Cr17Ni2钢轴加热至660～700℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，出炉采用40-80℃的淬火油冷却至200℃以下后空冷；
二次回火处理：将14Cr17Ni2钢轴加热至620～660℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，出炉空冷。
进一步地，所述14Cr17Ni2钢轴在正火处理和淬火处理时的装炉炉温不大于500℃，升温速度不大于100℃/小时。
进一步地，所述14Cr17Ni2钢轴在两次回火处理时的钢装炉炉温不大于300℃，升温速度不大于70℃/小时。
本发明提供的一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，采用正火、淬火、一次回火和二次回火的热处理过程，并通过选择合理的淬火预热温度和预热保温时间，使14Cr17Ni2钢轴得到相应的回火马氏体，减少内应力，避免在淬火过程中开裂，减少了热处理周期，降低了能源消耗。本发明提供的热处理工艺不仅适用于离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴，也可以用在其他采用14Cr17Ni2材料的零部件上。
附图说明
图1为本发明实施例提供的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺流程图；
图2为本发明实施例提供的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺中的正火处理温度控制图；
图3为本发明实施例提供的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺中的淬火处理温度控制图；
图4为本发明实施例提供的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺中的一次回火处理温度控制图；
图5为本发明实施例提供的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺中的二次回火处理温度控制图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，包括如下步骤：
步骤1)正火处理：将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温1-3h，然后加热至1010-1030℃，保温时间为有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于2h，出炉空冷；14Cr17Ni2钢轴的装炉炉温不大于500℃，升温速度不大于100℃/小时，如图2所示。
步骤2)淬火处理：将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，然后加热至990-1010℃，保温时间为有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于2h，出炉采用40-80℃的淬火油冷却至200℃以下后空冷；14Cr17Ni2钢轴的装炉炉温不大于500℃，升温速度不大于100℃/小时，如图3所示。
步骤3)一次回火处理：将14Cr17Ni2钢轴加热至660～700℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，出炉采用40-80℃的淬火油冷却至200℃以下后空冷；14Cr17Ni2钢轴的钢装炉炉温不大于300℃，升温速度不大于70℃/小时，如图4所示。
步骤4)二次回火处理：将14Cr17Ni2钢轴加热至620～660℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，出炉空冷；14Cr17Ni2钢轴的钢装炉炉温不大于300℃，升温速度不大于70℃/小时，如图5所示。
实施例1
14Cr17Ni2钢轴是最大直径为Φ264mm的阶梯轴，14Cr17Ni2钢轴进行热处理包括正火处理、淬火处理、回火处理和回火处理。
正火处理：14Cr17Ni2钢轴320℃装炉以85℃/小时的速度加热至720℃，保温1h，然后以70℃/小时的速度加热至1020℃，保温时间为7h，出炉空冷至室温。
淬火处理：14Cr17Ni2钢轴450℃装炉以100℃/小时的速度加热至700℃，保温10.5h，然后以75℃/小时的速度加热至1000℃，保温时间为7h，出炉采用52℃的普通淬火油冷却，冷却至180℃后空冷。
回火处理：14Cr17Ni2钢轴160℃装炉以60℃/小时的速度加热至680℃，保温时间为10.5h，出炉采用62℃的普通淬火油冷却，冷却至120℃后空冷。
回火处理：14Cr17Ni2钢轴120℃装炉以50℃/小时的速度加热至650℃，保温时间为10.5h，出炉空冷至室温。
14Cr17Ni2钢轴经过热处理后的力学性能：Rm：864Mpa；Rp0.2：714Mpa；A：17.5％；KU2：57-69J；HBW：274。
实施例2
14Cr17Ni2钢轴是最大直径为Φ194mm的阶梯轴，14Cr17Ni2钢轴进行热处理包括正火处理、淬火处理、回火处理和回火处理。
正火处理：14Cr17Ni2钢轴165℃装炉以85℃/小时的速度加热至715℃，保温1h，然后以85℃/小时的速度加热至1015℃，保温时间为5h，出炉空冷至室温；
淬火处理：14Cr17Ni2钢轴280℃装炉以75℃/小时的速度加热至710℃，保温7.5h，然后以65℃/小时的速度加热至1010℃，保温时间为5h，出炉采用60℃的普通淬火油冷却，冷却至195℃后空冷；
回火处理：14Cr17Ni2钢轴185℃装炉以65℃/小时的速度加热至690℃，保温时间为7.5h，出炉采用48℃的普通淬火油冷却，冷却至100℃后空冷；
回火处理：14Cr17Ni2钢轴205℃装炉以70℃/小时的速度加热至660℃，保温时间为7.5h，出炉空冷至室温；
14Cr17Ni2钢轴经过热处理后的力学性能：Rm：896Mpa；Rp0.2：734Mpa；A：19.5％；KU2：60-62J；HBW：272。
实施例3
14Cr17Ni2钢轴是最大直径为Φ542mm的阶梯轴，14Cr17Ni2钢轴进行热处理包括正火处理、淬火处理、回火处理和回火处理。
正火处理：14Cr17Ni2钢轴200℃装炉以80℃/小时的速度加热至730℃，保温3h，然后以65℃/小时的速度加热至1025℃，保温时间为14h，出炉空冷至室温；
淬火处理：14Cr17Ni2钢轴400℃装炉以90℃/小时的速度加热至725℃，保温21h，然后以55℃/小时的速度加热至1015℃，保温时间为14h，出炉采用60℃的普通淬火油冷却，冷却至190℃后空冷；
回火处理：14Cr17Ni2钢轴162℃装炉以55℃/小时的速度加热至675℃，保温时间为21h，出炉采用65℃的普通淬火油冷却，冷却至145℃后空冷；
回火处理：14Cr17Ni2钢轴155℃装炉以50℃/小时的速度加热至635℃，保温时间为21h，出炉空冷至室温；
14Cr17Ni2钢轴经过热处理后的力学性能：Rm：862Mpa；Rp0.2：681Mpa；A：17.5％；KU2：58-64J；HBW：271。
实施例4
14Cr17Ni2钢轴是最大直径为Φ412mm的阶梯轴，14Cr17Ni2钢轴进行热处理工艺，包括正火处理、淬火处理、回火处理和回火处理。
正火处理：14Cr17Ni2钢轴360℃装炉以75℃/小时的速度加热至720℃，保温2.5h，然后以60℃/小时的速度加热至1015℃，保温时间为11h，出炉空冷至室温；
淬火处理：14Cr17Ni2钢轴450℃装炉以65℃/小时的速度加热至705℃，保温16.5h，然后以60℃/小时的速度加热至1005℃，保温时间为11h，出炉采用55℃的普通淬火油冷却，冷却至185℃后空冷；
回火处理：14Cr17Ni2钢轴185℃装炉以45℃/小时的速度加热至670℃，保温时间为16.5h，出炉采用66℃的普通淬火油冷却，冷却至135℃后空冷；
回火处理：14Cr17Ni2钢轴155℃装炉以50℃/小时的速度加热至640℃，保温时间为16.5h，出炉空冷至室温；
14Cr17Ni2钢轴经过热处理后的力学性能：Rm：873Mpa；Rp0.2：672Mpa；A：18.6％；KU2：62-66J；HBW：272。
本发明实施例提供的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，不仅能够减少热处理周期，降低能源消耗，而且经过热处理后的14Cr17Ni2钢轴的各种力学性能都能满足使用要求，得到了相应的回火马氏体，减少了内应力，避免了在淬火过程中开裂。
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 (3)

1.一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
正火处理：将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温1-3h，然后加热至1010-1030℃，保温时间为有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于2h，出炉空冷；
淬火处理：将14Cr17Ni2钢轴预热至700-730℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，然后加热至990-1010℃，保温时间为有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于2h，出炉采用40-80℃的淬火油冷却至200℃以下后空冷；
一次回火处理：将14Cr17Ni2钢轴加热至660～700℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，出炉采用40-80℃的淬火油冷却至200℃以下后空冷；
二次回火处理：将14Cr17Ni2钢轴加热至620～660℃，保温时间为1.5×有效厚度mm/40-33mm小时，且保温时间不小于3h，出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，其特征在于：所述14Cr17Ni2钢轴在正火处理和淬火处理时的装炉炉温不大于500℃，升温速度不大于100℃/小时。
3.根据权利要求1所述的离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺，其特征在于：所述14Cr17Ni2钢轴在两次回火处理时的钢装炉炉温不大于300℃，升温速度不大于70℃/小时。
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