CN110004278A - 一种三元铣制焊接叶轮用fv520(b)钢的预备热处理工艺 - Google Patents

一种三元铣制焊接叶轮用fv520(b)钢的预备热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺，其步骤包括：先进行一次过时效处理，将FV520(B)钢叶轮锻件在20‑350℃装炉，以0‑70℃/h的升温速度加热到660‑700℃，然后保温，再出炉油冷冷却到20‑200℃后空冷；间隔8‑24小时待叶轮锻件表面恢复至室温后进行二次过时效处理，将叶轮锻件在20‑350℃装炉，以0‑70℃/h的升温速度加热到630‑640℃，然后保温，最后出炉空冷。本发明提供的一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺，工序周期短、生产成本低。

Description

一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺
技术领域
本发明涉及材料热处理技术领域，特别涉及一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺。
背景技术
马氏体沉淀硬化不锈钢FV520(B)为离心压缩机叶轮的主要选材之一，锻件毛坯粗加工成圆盘状后进行预备热处理，目的为尽可能的降低材料的硬度，有利于叶轮叶片的数控铣制加工。目前叶轮锻件主要采用固溶化(1050℃)、调整(750-850℃)、时效(470-640℃)的预备热处理工艺方法，具体预备热处理工艺过程如下：
(1)固溶化处理，(20-500)℃装炉开始升温，升速(0-100)℃/h，加热到1030-1060℃，保温时间为(有效厚度/40mm)h，且保温时间不小于2h，出炉空冷；
(2)间隔12-36小时待表面恢复至室温进行调整；
(3)调整处理，(20-500)℃装炉开始升温，升速(0-100)℃/h，加热到750-770℃，保温时间为(有效厚度/40mm+1)h，出炉油冷冷却至(20-200)℃后空冷；
(4)间隔12-36小时待表面恢复至室温进行过时效；
(5)过时效处理，(20-350)℃装炉开始升温，升速(0-70)℃/h，加热到630-640℃，保温时间为(有效厚度/25mm)h，且保温时间不小于6h，出炉空冷；
该方法通过不同温度的预备热处理，可使FV520(B)钢叶轮锻件的布氏硬度HB≤270HBW，该材料硬度范围255-370HBW，完全能够满足叶轮锻件的叶轮叶片的数控铣制加工。但作为预备热处理工艺，该方法采用三道处理工序导致工序间隔周期较长，需要6-12天，制造成本也较高，达到4000元/吨；且该预备热处理工艺使用的设备为台车式电阻炉，长期高温使用损伤较大，影响经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工序周期短、生产成本低的三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺，包括如下步骤：
一次过时效处理，将FV520(B)钢叶轮锻件在20-350℃装炉，以0-70℃/h的升温速度加热到660-700℃，然后保温，保温时间为(有效厚度/25mm)h，且保温时间不小于6h，再出炉油冷冷却到20-200℃后空冷；
间隔8-24小时待叶轮锻件表面恢复至室温；
二次过时效处理，将叶轮锻件在20-350℃装炉，以速0-70℃/h的升温速度加热到630-640℃，然后保温，保温时间为(有效厚度/25mm)h，且保温时间不小于6h，最后出炉空冷。
进一步地，所述有效厚度为所述叶轮锻件各部位壁厚值中最小的壁厚值。
本发明提供的一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺，通过两次过时效处理，能使预备热处理后的叶轮锻件的布氏硬度仍然满足HB≤270HBW，但其工序减少后的制造周期缩短到3-5天、生产成本也降低到1200元/吨，能够节约70％的成本，并且本发明采用较低的热处理温度，还可以保护设备，延长设备的使用寿命，提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例提供的三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺中使用的叶轮锻件示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺，是将离心压缩机三元铣制焊接叶轮锻件用FV520(B)钢装炉进行预备热处理，包括一次时效、间隔和二次时效：一次时效是将FV520(B)钢叶轮锻件加热至660～700℃，保温时间按(有效厚度/25mm)h进行，且保温时间不小于6h，出炉后油冷冷却至20-200℃再空冷；间隔是静置在空气中8-24小时，待材料表面完全处于常温状态；二次过时效处理，将FV520(B)钢叶轮锻件加热到630-640℃，保温时间按(有效厚度/25mm)h进行，且保温时间不小于6h，然后出炉空冷。由于工件各部位的壁厚往往不同，如果按工件某部位最小壁厚值确定加热时间即可保证工件的热处理质量，则将该部位最小壁厚值作为工件的有效厚度。参见图1，由于叶轮锻件在升温过程中各个方向都在加热，比较叶轮锻件中两个部位的厚度值0.5(D-d)值和H值，本预备热处理工艺中所述的有效厚度应取0.5(D-d)值和H值中的较小值。本发明提供的预备热处理工艺，对三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的叶轮锻件进行热处理后，其布氏硬度仍然能够保持在HB≤270HBW。
实施例1：
先生产热处理前外圆直径为Φ634mm，内孔直径为Φ200mm，厚度为200mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和二次过时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为8h，出炉油冷冷却至200℃后空冷；间隔是静置在空气中12小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为8h，然后出炉空冷。
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：876Mpa；Rp0.2：628Mpa；HB：259。
实施例2：
先生产热处理前外圆直径为Φ850mm，内孔直径为Φ245mm，厚度为285mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和二次过时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为12h，出炉油冷冷却至150℃后空冷；间隔是静止在空气中16小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为12h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：885Mpa；Rp0.2：616Mpa；HB：262。
实施例3：
先生产热处理前外圆直径为Φ480mm，内孔直径为Φ150mm，厚度为150mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和过二次时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为6h，出炉油冷冷却至200℃后空冷；间隔是静止在空气中8小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为6h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：868Mpa；Rp0.2：713Mpa；HB：263。
实施例4：
先生产热处理前外圆直径为Φ830mm，内孔直径为Φ300mm，厚度为230mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和二次过时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为9h，出炉油冷冷却至180℃后空冷；间隔是静止在空气中16小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为9h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：861Mpa；Rp0.2：674Mpa；HB：260。
实施例5：
先生产热处理前外圆直径为Φ1030mm，内孔直径为Φ350mm，厚度为290mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和二次过时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为12h，出炉油冷冷却至100℃后空冷；间隔是静止在空气中24小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为12h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：877Mpa；Rp0.2：652Mpa；HB：263。
实施例6：
先生产热处理前外圆直径为Φ1340mm，内孔直径为Φ400mm，厚度为400mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和二次过时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为16h，出炉油冷冷却至50℃后空冷；间隔是静止在空气中24小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为16h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：857Mpa；Rp0.2：647Mpa；HB：258。
实施例7：
先生产热处理前外圆直径为Φ750mm，内孔直径为Φ300mm，厚度为170mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和二次过时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为7h，出炉油冷冷却至20℃后空冷；间隔是静止在空气中12小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为7h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：838Mpa；Rp0.2：623Mpa；HB：261。
实施例8：
先生产热处理前外圆直径为Φ1050mm，内孔直径为Φ400mm，厚度为220mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括一次过时效、间隔和二次过时效：一次过时效是加热至670℃，保温时间为9h，出炉油冷冷却至100℃后空冷；间隔是静止在空气中16小时，二次过时效是加热至635℃，保温时间为9h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：872Mpa；Rp0.2：653Mpa；HB：265。
对比例1：
先生产热处理前外圆直径为Φ1030mm，内孔直径为Φ300mm，厚度为320mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括固溶化、间隔、调整、间隔、过时效：固溶化是加热至1050℃，保温时间为8h，出炉空冷；间隔是静止在空气中24小时；调整是加热至760℃，保温时间为9h，出炉油冷冷却至200℃后空冷；间隔是静止在空气中24小时，过时效是加热至635℃，保温时间为12h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：865Mpa；Rp0.2：668Mpa；HB：262。
对比例2：
先生产热处理前外圆直径为Φ690mm，内孔直径为Φ240mm，厚度为150mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括固溶化、间隔、调整、间隔、过时效：固溶化是加热至1050℃，保温时间为4h，出炉空冷；间隔是静止在空气中16小时；调整是加热至760℃，保温时间为5h，出炉油冷冷却至150℃后空冷；间隔是静止在空气中16小时，过时效是加热至635℃，保温时间为7h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：847Mpa；Rp0.2：659Mpa；HB：260。
对比例3：
先生产热处理前外圆直径为Φ840mm，内孔直径为Φ290mm，厚度为250mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括固溶化、间隔、调整、间隔、过时效：固溶化是加热至1050℃，保温时间为6h，出炉空冷；间隔是静止在空气中24小时；调整是加热至760℃，保温时间为7h，出炉油冷冷却至100℃后空冷；间隔是静止在空气中16小时，过时效是加热至635℃，保温时间为10h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：866Mpa；Rp0.2：690Mpa；HB：263。
对比例4：
先生产热处理前外圆直径为Φ500mm，内孔直径为Φ130mm，厚度为190mm的叶轮锻件，然后将其装炉进行预备热处理，包括固溶化、间隔、调整、间隔、过时效：固溶化是加热至1050℃，保温时间为5h，出炉空冷；间隔是静止在空气中12小时；调整是加热至760℃，保温时间为6h，出炉油冷冷却至180℃后空冷；间隔是静止在空气中12小时，过时效是加热至635℃，保温时间为8h，出炉空冷；
测得预备热处理后的叶轮锻件的力学性能Rm：866Mpa；Rp0.2：690Mpa；HB：263。
通过本发明实施例1-8与对比例1-4对比，可以明显看出，在预备热处理后的叶轮锻件力学性能相近的情况下，对比例采用三道处理工序，生产周期长(6-12天)，制造成本高(4000元/吨)，而本发明实施例采用两次过时效处理的处理工序，生产周期缩短到3-5天，制造成本降低到1200元/吨，具有明显的经济优势。
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 (2)

1.一种三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
一次过时效处理，将FV520(B)钢叶轮锻件在20-350℃装炉，以0-70℃/h的升温速度加热到660-700℃，然后保温，保温时间为(有效厚度/25mm)h，且保温时间不小于6h，再出炉油冷冷却到20-200℃后空冷；
间隔8-24小时待叶轮锻件表面恢复至室温；
二次过时效处理，将叶轮锻件在20-350℃装炉，以0-70℃/h的升温速度加热到630-640℃，然后保温，保温时间为(有效厚度/25mm)h，且保温时间不小于6h，最后出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的三元铣制焊接叶轮用FV520(B)钢的预备热处理工艺，其特征在于：所述有效厚度为所述叶轮锻件各部位壁厚值中最小的壁厚值。
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