CN110227778B - 一种高强齿轮钢锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属锻造技术，具体涉及一种三代高强齿轮钢的锻造方法。所述高强齿轮钢锻造方法，将15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料装炉后，分两次火次进行锻造，然后冷却退火，出炉空冷，其中，一火次始锻温度1080℃～1130℃，锻造变形量小于40％；二火次始锻温度1130℃～1180℃，锻造变形量大于40％，终锻温度为800～810℃。本发明高强齿轮钢锻造方法解决现有技术中，在锻造后组织粗大及性能强度低的问题，实现齿轮钢高、低倍组织质量良好，性能强度高，提高可靠性的目的，相对现有技术具有较大的技术进步。

Description

一种高强齿轮钢锻造方法
技术领域
本发明属于金属锻造技术，具体涉及一种三代高强齿轮钢的锻造方法。
背景技术
随着航空发动机的发展，传递能量及速度的进一步增大或者润滑不足，导致齿轮啮合接触表面温度随之升高，已达到350℃乃至更高，现有齿轮材料已不能满足使用要求，在高温下容易出现变形，从而造成航空发动机破损、故障，极大的影响了航空发动机工作寿命和可靠性。
目前新研制的15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢使用温度高、耐蚀性能好、韧性高，可在450℃的环境下长期稳定工作，可应用航空发动机齿轮制造，然而现有技术缺乏相应的工艺技术。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高强齿轮钢锻造方法，解决现有技术中，在锻造后组织粗大及性能强度低的问题，实现高、低倍组织质量良好，性能强度高，提高可靠性的目的。
本发明的技术方案是，一种高强齿轮钢锻造方法，其特征在于，将15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料装炉后，分两火次进行锻造，然后冷却退火，出炉空冷，其中，一火次锻造变形量小于40％，二火次锻造变形量大于40％。
所述15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料为棒料。
所述15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料装炉装炉温度不高于500℃。
所述15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料锻件余量选择3mm～5mm。
火次随炉升温至1080℃～1130℃后，保温至少50min。
第二火次随炉升温至1130℃～1180℃后，保温至少20min。
加热后进行锻造，一火次始锻温度1080℃～1130℃；二火次始锻温度1130℃～1180℃，终锻温度为800～810℃；
退火温度：605℃～680℃。
所述的高强齿轮钢锻造方法，其包括如下步骤：
步骤1：根据零件尺寸，选择合适的余量，设计锻件图；根据锻件尺寸选择合适规格的棒料；
步骤2：将棒料500℃以下装炉，随炉升温至1080℃～1180℃后，保温时间为40～60min，一火次锻造在1080℃～1130℃温度范围内进行锻造，锻造变形量控制小于40％；
步骤3：二火次锻造时，随炉升温至1130℃～1180℃后，保温15～25min，然后进行锻造，锻造变形量大于40％，终锻温度不低于800℃；
步骤4：锻件冷却至室温后进行退火，退火温度：605℃～680℃，保温3～20小时后，炉冷至180～220℃，出炉空冷。
本发明的技术效果：一些高强齿轮为15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料，利用本发明的锻造方法，并通过合理的工艺参数控制，实现了高强齿轮钢的锻造。最终保证锻件流线的方向应沿锻件的最大外廓尺寸分布，且不应有明显的切断。锻件低倍组织不允许有白斑、白点、缩孔、气泡、空洞、翻皮、分层、裂纹及肉眼可见的夹杂、点状偏析、银亮斑点、针孔、粗晶等缺陷。断口和晶粒度组织合格，锻件性能强度达到1700MPa以上，满足航空发动机齿轮在更高速、更高温度和更高载荷的苛刻条件下安全运行。
具体实施方式
实施例1
某型发动机的锥齿轮材料牌号为15Cr14Co12Mo5Ni2WA，采用锻造方法制成锻件，要求锻件抗拉强度不低于1700℃，高、低倍及断口组织合格。
其具体实施方法为：
(1)根据零件尺寸，锻件余量选择3.5mm，并选择直径为100mm的棒料；
(2)将棒料500℃以下装炉，第一火次随炉升温至1100℃后，保温50min；第二火次随炉升温至1150℃后，保温20min；
(3)加热后进行锻造，第一火始锻温度1100℃；第二火始锻温度1150℃。终锻温度为805℃；
(4)锻件冷却至室温后进行退火，退火温度：630℃，保温3小时后，炉冷至200℃，出炉空冷；
(5)最终检验零件合格。指标为：低倍流线和组织合格，断口组织合格，锻件抗拉强度为1750MPa，锻件硬度检验合格，锻件表面质量合格。
实施例2
某型发动机的锥齿轮材料牌号为15Cr14Co12Mo5Ni2WA，采用锻造方法制成锻件，要求锻件抗拉强度不低于1700℃，高、低倍及断口组织合格。
其具体实施方法为：
(1)根据零件尺寸，锻件余量选择4.7mm，并选择直径为110mm的棒料；
(2)将棒料490℃以下装炉，第一火次随炉升温至1120℃后，保温60min；第二火次随炉升温至1170℃后，保温25min；
(3)加热后进行锻造，第一火始锻温度1120℃；第二火始锻温度1170℃。终锻温度为810℃；
(4)锻件冷却至室温后进行退火，退火温度：650℃，保温3.5小时后，炉冷至200℃，出炉空冷；
(5)最终检验零件合格。指标为：低倍流线和组织合格，断口组织合格，锻件抗拉强度为1760MPa，锻件硬度检验合格，锻件表面质量合格。

Claims (6)

1.一种高强齿轮钢锻造方法，其特征在于，将15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料装炉后，分两次火次进行锻造，然后冷却退火，出炉空冷，其中，一火次锻造变形量小于40％，二火次锻造变形量大于40％；
所述15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料装炉温度不高于500℃；
第一火次随炉升温至1080℃～1130℃，第二火次随炉升温至1130℃～1180℃；
所述15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料为棒料；15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢料锻件余量选择3mm～5mm。
2.根据权利要求1所述的高强齿轮钢锻造方法，其特征在于，第一火次随炉升温至1080℃～1130℃后，保温至少50min。
3.根据权利要求1所述的高强齿轮钢锻造方法，其特征在于，第二火次随炉升温至1130℃～1180℃后，保温至少20min。
4.根据权利要求1所述的高强齿轮钢锻造方法，其特征在于，加热后进行锻造，一火次始锻温度1080℃～1130℃；二火次始锻温度1130℃～1180℃，终锻温度为800～810℃。
5.根据权利要求1所述的高强齿轮钢锻造方法，其特征在于，退火温度：605℃～680℃。
6.根据权利要求1所述的高强齿轮钢锻造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：根据零件尺寸，选择合适的余量，设计锻件图；根据锻件尺寸选择合适规格的棒料；
步骤2：将棒料装炉，随炉升温至1080℃～1130℃后，保温时间为40～60min，一火次锻造在1080℃～1130℃温度范围内进行锻造，锻造变形量控制小于40％；
步骤3：二火次锻造时，随炉升温至1130℃～1180℃后，保温15～25min，然后进行锻造，锻造变形量大于40％，终锻温度不低于800℃；
步骤4：锻件冷却至室温后进行退火，退火温度：605℃～680℃，保温3～20小时后，炉冷至180～220℃，出炉空冷。
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