CN112195318A - 深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件热处理工艺 - Google Patents
深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件热处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种能够将凹圆细脖颈区域直接铸造成型的座架铸钢件的新型材料特种热处理工艺，铸件毛坯采用高温扩散退火处理，出炉空冷到400℃进行热割冒口；待铸件冷却到常温进行机加工和打磨，去除扩散铸件的表面氧化皮；机加工打磨结束采用正火预细化处理再进行调质热处理，使生产的深海船舶用座架铸钢件具有高屈服、低温高韧性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够将凹圆细脖颈区域直接铸造成型的座架铸钢件的特种热处理工艺方法，使生产的深海船舶用座架铸钢件具有高屈服、低温高韧性的特点，属铸钢材料及铸造工艺领域。
背景技术
深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件是深海特种船舶以及深海探测设备的重要组成部分，是船舶的升降设备的重要部件，对深海作业的特种船舶的升降系统起着重要的作用。
深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件，因其在升降设备中的重要性，因此在设计上，要求座架铸钢件的屈服强度要到达520MPa级，抗拉强度不小于610MPa，伸长率不小于16%，端面收缩率不小于40%；同时要求-20℃的冲击吸收功值不低于65J,产品的不仅具有高的强度性能，同时具有较高的低温韧性要求。
根据产品的性能和使用要求，传统的设计为了满足高强度和低温高韧性的要求，需要采用中碳低合金钢调质热处理获得，设计采用了40CrNiMo等级合金钢钢坯进行锻造成型，然后通过性能热处理，最后机加工成型。
由于座架为凹圆细脖颈内孔结构的旋转体，且凹圆区域为斜面（见图1），而锻造毛坯无法将凹圆区域直接锻造成型，只能按最小内圆加放锻造工艺余量锻造成形毛坯（见图2），后续的轮廓机械加工成型的。锻造毛坯加工余量大，生产成本高，原材料利用率低，生产工序复杂。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种设计方案：为了实现上述设计目的。本发明的关键在于采用传统40CrNiMo材料无法满足铸件的高强度和低温高韧性性能要求以及传统的调质热处理工艺方案不利于获得铸件致密组织这两大问题，解决40CrNiMo材料无法满足铸件的高强度和低温高韧性性能要求的技术方案是：采用扩散退火进行铸件组织均匀化处理，并进行正火细化预处理和调质热处理的特种热处理工艺方法，不仅使铸件的性能更均匀，同时具有高的强度性能和低温高韧性的特点。
a.铸件毛坯扩散退火处理
按本发明铸造工艺方案进行铸件试制生产的座架铸钢件，铸件浇注成型保温完毕，清理铸件表面。在铸件清砂整理完毕，铸件连同浇冒口一起进炉进行完全退火处理，完全退火温度：大于1000℃，保温时间按最大壁厚3分钟/毫米进行计算。保温结束，出炉空冷到400℃进行浇冒口切割处理，浇冒口切割完毕，进炉利用余热缓冷。完全退火的目的一方面消除铸造应力，另一方面对铸坯组织进行组织均匀化处理。
b.铸件正火预处理+调质热处理
待铸件冷却到常温进行粗加工，铸件凹圆细脖颈区域打磨至金属光泽，其余部位按单边留不少于10mm余量进行机加工。这样既能保证座架铸钢件毛坯中空孔中心和外圆的同心度，又能保证精加工余量，从而在结构上保证了产品的尺寸要求。
粗加工打磨结束，进行正火预细化处理，铸件正火具体要求如下：
a.正火温度：920±30℃
b.保温时间：按最大壁厚3分钟/毫米进行计算
c.冷却方式：空冷
铸件正火的目的主要是对铸坯组织进行预细化处理，为下一步最终调质热处理奠定基础。
正火结束出炉空冷低于350℃进炉进行最终调质热处理，铸件调质热处理具体要求如下：
a.淬火温度：890±30℃
b.保温时间：按最大壁厚4分钟/毫米进行计算
c.淬火方式：水淬
. 回火温度：690±30℃
e.保温时间：按最大壁厚5分钟/毫米进行计算
f.回火冷却方式：水冷
水淬过程，铸件应该在水池中进行上下移动，水温控制在10-40℃，并保持水池中的水在水淬过程的水循环。
调质热处理结束，从铸件本体上取样进行化学成分分析和力学性能试验，图2、图3分别为该铸件经本体取样的实测化学成分和力学性能。
采用扩散退火进行铸件组织均匀化处理，并进行正火细化预处理和调质热处理的特种热处理工艺方法生产的铸件在力学性能上，不仅具有高的强度性能的特点，同时具有高延伸率和良好端面收缩的优点，在-20℃试验条件下具有高的冲击吸收功。
本发明与背景技术相比，避免背景技术中的不足之处，设计一种设计方案：为了实现上述设计目的。本发明的关键在于采用传统40CrNiMo材料无法满足铸件的高强度和低温高韧性性能要求以及传统的调质热处理工艺方案不利于获得铸件致密组织这两大问题，解决40CrNiMo材料无法满足铸件的高强度和低温高韧性性能要求的技术方案是：采用扩散退火进行铸件组织均匀化处理，并进行正火细化预处理和调质热处理的特种热处理工艺方法，不仅使铸件的性能更均匀，同时具有高的强度性能和低温高韧性的特点，因此具有极其可观的经济效益和发展前景。
附图说明
图1是座架产品示意图。
图2是铸件经本体取样实测的化学成分表。
图3是铸件经本体取样实测的力学性能表。
具体实施方式
实施例1：铸件毛坯扩散退火处理：在铸件清砂整理完毕，铸件连同浇冒口一起进炉进行完全退火处理，完全退火温度大于1000℃，保温时间按最大壁厚3分钟/毫米进行计算。保温结束，出炉空冷到400℃进行浇冒口切割处理，浇冒口切割完毕，进炉利用余热缓冷。
实施例2：铸件粗加工打磨结束，进行正火预细化处理：
a.正火温度：920±30℃
b.保温时间：按最大壁厚3分钟/毫米进行计算
c.冷却方式：空冷
实施例3：正火结束出炉空冷低于350℃进炉进行最终调质热处理：铸件调质热处理具体要求如下：
a.淬火温度：890±30℃
b.保温时间：按最大壁厚4分钟/毫米进行计算
c.淬火方式：水淬
. 回火温度：690±30℃
e.保温时间：按最大壁厚5分钟/毫米进行计算
f.回火冷却方式：水冷
水淬过程，铸件应该在水池中进行上下移动，水温控制在10-40℃，并保持水池中的水在水淬过程的水循环。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件的特种热处理工艺，其特征是：
a.铸件毛坯扩散退火处理：
按新铸造工艺方案进行铸件试制生产的座架铸钢件，铸件浇注成型保温完毕，清理铸件表面；
在铸件清砂整理完毕，铸件连同浇冒口一起进炉进行完全退火处理，完全退火温度：大于1000℃，保温时间按最大壁厚3分钟/毫米进行计算，保温结束，出炉空冷到400℃进行浇冒口切割处理，浇冒口切割完毕，进炉利用余热缓冷；
b.铸件正火预处理+调质热处理：
待铸件冷却到常温进行粗加工，铸件凹圆细脖颈区域打磨至金属光泽，其余部位按单边留不少于10mm余量进行机加工；
粗加工打磨结束，进行正火预细化处理，铸件正火具体要求如下：
a.正火温度：920±30℃；
b.保温时间：按最大壁厚3分钟/毫米进行计算；
c.冷却方式：空冷；
正火热处理结束出炉空冷低于350℃进炉进行最终调质热处理，铸件调质热处理具体要求如下：
a.淬火温度：890±30℃；
b.保温时间：按最大壁厚4分钟/毫米进行计算；
c.淬火方式：水淬；
d. 回火温度：690±30℃；
e.保温时间：按最大壁厚5分钟/毫米进行计算；
f.回火冷却方式：水冷；
水淬过程，铸件应该在水池中进行上下移动，水温控制在10-40℃，并保持水池中的水在水淬过程的水循环。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117680940A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 北京市科学技术研究院 | 一种高硬度大直径薄壁半圆筒加工方法 |
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| CN101074472A (zh) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种超高强度高韧性可焊接铸钢 |
| CN104482180A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-04-01 | 宝鼎重工股份有限公司 | 自升式海洋平台升降齿轮箱用行星架铸件材料及制作方法 |
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- 2019-12-30 CN CN201911393443.0A patent/CN112195318A/zh active Pending
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