CN113604649B - 42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件，在淬火冷却步骤中，依次进行第一空冷处理、第一水冷处理、第二空冷处理、获取第一冷却温度、第二水冷处理、第三空冷处理、第三水冷处理以及获取第二冷却温度，上述42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件，采用清洁资源水作为淬火冷却介质，相比于采用水+快速淬火油或水+快速淬火液(PAG)作为淬火冷却介质，整个生产过程零污染物排放，清洁安全，而且成本更低；淬火冷却周期短，高温待炉时间缩短，降低能耗，使42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理更为高效，不仅降低了生产成本，而且还提高了生产效率。

Description

42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件

技术领域

本公开涉及合金结构钢热处理技术领域，尤其涉及一种42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件。

背景技术

42CrMo(包括42CrMoA)合金结构钢是一种超高强度钢，具有高强度和高韧性，淬透性也较好，无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好，适宜制造需要一定强度和韧性的大、中型模具或装置。

传统的42CrMo合金结构钢空心轴类锻件的热处理一般使用水+快速淬火油或水+快速淬火液(PAG)作为冷却介质，前者存在有毒物质排放、存在环境危害，后者适用于单件小批量作业，不仅成本高昂而且单件处理效率较低。

发明内容

本发明实施例中提供了一种42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件，以解决现有技术中以水+快速淬火油或水+快速淬火液(PAG)作为冷却介质存在的有毒物质排放、危害环境或成本高昂、处理效率较低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明公开的一种42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法，所述热处理方法包括装炉步骤、淬火步骤、淬火冷却步骤、以及回火步骤，在所述淬火冷却步骤中，依次进行第一空冷处理、第一水冷处理、第二空冷处理、获取第一冷却温差、第二水冷处理、第三空冷处理、第三水冷处理以及获取第二冷却温差，

所述第一空冷处理的空冷时间为3min～5min；

所述第一水冷处理的水冷时间为15min～30min；

所述第二空冷处理的空冷时间为1min～5min；

所述获取第一冷却温差为在所述第二空冷处理前后测量所述空心轴类锻件的孔内外温度，获得第一冷却温差；

所述第二水冷处理的水冷时间为10min～20min；

所述第三空冷处理的空冷时间为1min～5min；

所述第三水冷处理的水冷时间为10min～20min；

所述获取第二冷却温差为在所述第三水冷处理前后测量所述空心轴类锻件的孔内外温度，获得第二冷却温差。

在其中的一个实施例中，在所述淬火步骤中，淬火条件为升温至650℃～660℃保温4h～6h后，继续升温至840℃～860℃，保温12h～16h。

在其中的一个实施例中，在所述淬火步骤中，升温至650℃～660℃的升温速率为30℃/h～70℃/h，升温至840℃～860℃的升温速率为50℃/h～100℃/h。

在其中的一个实施例中，在所述回火步骤中，回火条件为升温至600℃～630℃保温10h～15h。

在其中的一个实施例中，所述热处理方法为批量热处理。

在其中的一个实施例中，所述批量热处理的装炉量为60t/炉～100t/炉。

在其中的一个实施例中，在所述装炉步骤中，根据所述空心轴类锻件的结构设置装炉支垫。

在其中的一个实施例中，在所述回火步骤之前，还包括获取返温速率步骤，，在所述获取返温速率步骤中，根据所述第一冷却温差以及所述第二空冷处理的空冷时间获得第一阶段返温速率，根据所述第二冷却温差以及所述第三水冷处理的水冷时间获得最终返温速率。

本发明还提出了一种空心轴类锻件，所述空心轴类锻件由上述的热处理方法制备而成。

在其中的一个实施例中，所述空心轴类锻件的单件重量为10t～30t，长度为3100mm～3900mm，最大直径为800mm～1600mm，中心通孔内径为280mm～570mm。

上述42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件，采用清洁资源水作为淬火冷却介质，相比于采用水+快速淬火油或水+快速淬火液(PAG)作为淬火冷却介质，整个生产过程零污染物排放，清洁安全，而且成本更低；淬火冷却周期短，高温待炉时间缩短，降低能耗，使42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理更为高效，不仅降低了生产成本，而且还提高了生产效率。

进一步地，相比于42CrMoA空心轴类锻件在传统的水冷却生产过程中淬火开裂比例高达20％，尤其是在淬火后直接采用水冷作为冷却介质进行淬火冷却，更容易导致空心轴类锻件开裂产生裂纹导致产品淬火后报废。本发明的42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法淬火后开裂率降低至0.1％以下。

更进一步地，传统的采用水+快速淬火油或水+快速淬火液(PAG)作为淬火冷却介质，虽然能一定程度提高空心轴类锻件的强度，但同时空心轴类锻件的低温韧性降低较多且低温韧性性能极不稳定，导致空心轴类锻件不能适用于寒冷环境下工作。本发明的42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法采用空冷、水冷循环渐冷的淬火冷却方式，既能确保空心轴类锻件的强度，又能提高空心轴类锻件的低温韧性，使低温冲击平均值(Akv-30℃)提高至40J以上，满足产品在寒冷环境下的工作要求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的空心轴类锻件结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提出的一实施例的42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法，该热处理方法包括装炉步骤、淬火步骤、淬火冷却步骤、以及回火步骤。

在淬火冷却步骤中，依次进行第一空冷处理、第一水冷处理、第二空冷处理、获取第一冷却温差、第二水冷处理、第三空冷处理、第三水冷处理以及获取第二冷却温差，

第一空冷处理的空冷时间为3min～5min；

第一水冷处理的水冷时间为15min～30min；

第二空冷处理的空冷时间为1min～5min；

获取第一冷却温差为在第二空冷处理前后测量空心轴类锻件的孔内外温度，获得第一冷却温差；

第二水冷处理的水冷时间为10min～20min；

第三空冷处理的空冷时间为1min～5min；

第三水冷处理的水冷时间为10min～20min；

获取第二冷却温差为在第三水冷处理前后测量空心轴类锻件的孔内外温度，获得第二冷却温差。

上述42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及其制备的空心轴类锻件，采用清洁资源水作为淬火冷却介质，相比于采用水+快速淬火油或水+快速淬火液(PAG)作为淬火冷却介质，整个生产过程零污染物排放，清洁安全，而且成本更低；淬火冷却周期短，高温待炉时间缩短，降低能耗，使42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理更为高效，不仅降低了生产成本，而且还提高了生产效率。

进一步地，相比于42CrMoA空心轴类锻件在传统的生产过程中淬火开裂比例高达20％，尤其是在淬火后直接采用水冷作为冷却介质进行淬火冷却，更容易导致空心轴类锻件开裂产生裂纹导致产品淬火后报废。本发明的42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法淬火后开裂率降低至0.1％以下。

更进一步地，传统的采用水+快速淬火油或水+快速淬火液(PAG)作为淬火冷却介质，虽然能一定程度提高空心轴类锻件的强度，但同时空心轴类锻件的低温韧性降低较多且低温韧性性能极不稳定，导致空心轴类锻件不能适用于寒冷环境下工作。本发明的42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法采用空冷、水冷循环渐冷的淬火冷却方式，既能确保空心轴类锻件的强度，又能提高空心轴类锻件的低温韧性，使低温冲击平均值(Akv-30℃)提高至40J以上，满足产品在寒冷环境下的工作要求。

该热处理方法可用于热处理的空心轴类锻件的单件重量为10t～30t，长度为2200mm～2200mm，最大直径为1200mm～3600mm，中心通孔内径为240mm～700mm。该类空心轴类锻件属于大型锻件产品，具有体积大、重量重、厚度大的特点。

作为一种可选实施方式，在淬火步骤中，淬火条件为升温至650℃～660℃保温4h～6h后，继续升温至840℃～860℃保温12h～16h。具体可选的，在淬火步骤中，阶梯保温的保温时间根据工件尺寸在上述保温时间范围内进行适应性调整，当工件尺寸较大、较厚时，保温时间宜适当延长，当工件尺寸较小、较薄时，保温时间宜适当缩短。奥氏体化加热温度和保温时间根据钢的相变临界点确定，加热温度过低或保温时间过短将导致奥氏体化不充分，加热温度过高或保温时间过长则导致奥氏体晶粒粗化，均不利于获得良好的组织和性能。在该实施方式中，为了避免由于热应力过大造成变形，采用阶梯升温工艺进行淬火，并进一步控制升温条件如下：升温至650℃～660℃的升温速率为30℃/h～70℃/h，升温至840℃～860℃的升温速率为50℃/h～100℃/h，通过进一步控制升温速率，一方面能够消除热应力避免锻件变形或开裂，另一方面还能够使锻件充分奥氏体化，具有良好的组织结构和力学性能。

作为一种可选实施方式，在回火步骤中，回火条件为升温至600℃～630℃保温10h～15h。具体可选的，在回火步骤中，回火的保温时间根据工件尺寸在上述保温时间范围内进行适应性调整，当工件尺寸较大、较厚时，保温时间宜适当延长，当工件尺寸较小、较薄时，保温时间宜适当缩短。通过对空心轴类锻件进行高温的回火处理，能够消除淬火步骤或淬火冷却步骤产生的残留应力，防止锻件变形和开裂，又能够配合淬火调整锻件的硬度、强度、塑性和韧性，达到良好的使用性能要求。

作为一种可选实施方式，该热处理方法为批量热处理方法。即将多件空心轴类锻件进行批量淬火或淬火冷却，以便提高热处理效率，降低能耗。进一步可选地，该批量热处理的装炉量为60t/炉～100t/炉。

现有技术中，在进行大型锻件热处理时，一般采用单件热处理的方式，或可采用2至4件/炉的热处理方式。在本发明的上述实施例中，实现了大型锻件批量热处理的方式，装炉量达到100t/炉。例如，当空心轴类锻件的单件重量为20t时，可同时对5件该类空心轴类锻件进行热处理，即能够缩短热处理的生产周期，又能够有效降低淬火炉的能耗，大幅度降低热处理成本。

作为一种可选实施方式，在装炉步骤中，根据空心轴类锻件的结构设置装炉支垫。例如，如图1所示，根据该空心轴类锻件的结构特征，在其主轴A、B、C以及D处分别设置与其结构相匹配的装炉支垫，具体在本实施例中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置与空心轴类锻件相匹配的装炉支垫，能够使该空心轴类锻件的轴心处于水平状态，能够避免由于淬火或回火过程中由于加热产生形变。

作为一种可选实施方式，在回火步骤之前，还包括获取返温速率步骤，，在所述获取返温速率步骤中，根据所述第一冷却温差以及所述第二空冷处理的空冷时间获得第一阶段返温速率，根据所述第二冷却温差以及所述第三水冷处理的水冷时间获得最终返温速率。在该实施方式中，通过跟踪并计算第一返温速率以及最终返温速率是为了保证产品芯部终冷温度控制在280℃～320℃范围内，防止终冷温度过低造成芯部组织应力过大产生微裂纹造成淬火开裂。通过第一返温速率以及最终返温速率预测工件的终冷温度，以使终冷温度在280℃～320℃范围内，若根据第一返温速率以及最终返温速率预测的终冷温度过高或过低，则通过在上述水冷时间范围内调整第一水冷处理的水冷时间、第二水冷处理的水冷时间以及第三水冷处理的水冷时间以改变返温速率，从而确保工件的终冷温度在280℃～320℃范围内。

以下结合具体实施例对本发明的42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法及制备的空心轴类锻件的性能进行更为具体的说明。

实施例1

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重20t，长度尺寸为4400mm，法兰最大直径为2400mm，中心通孔内径为470mm，属于一种大型锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将5件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以50℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为5h；再以70℃/h的升温速率逐渐升温至840℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉进行第一空冷处理4min后，入水并沿孔方向移动该大法兰空心长轴锻件进行第一水冷处理20min，出水进行第二空冷处理3min后测量孔内外温度获得第一冷却温度，测温后入水进行第二水冷处理15min，再次出水进行第三空冷处理3min后，再次入水进行第三水冷处理15min后测量孔内外温度获得第二冷却温度，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至600℃保温13h后出炉，冷却至室温。

该大法兰空心长轴锻件的检测位置如图1所示，大法兰空心长轴锻件冷却至室温后在Z5位置距离表层73mm处进行取样检测。按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》测试样品的抗拉强度Rm、下屈服强度ReH、断后伸长率A以及断面收缩率Z；按照GB/T 229-2020《金属材料夏比摆锤冲击试样方法》测定样品的冲击吸收能量AKW(-30℃)；按照GB/T 231.1-2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》测定样品的布氏硬度HBW。检测结果如表1所示。

表1实施例1的大法兰空心长轴锻件热处理后的力学性能检测结果

由表1的检测结果可以看出，本实施例热处理后的大法兰空心长轴锻件各部位的力学性能均衡稳定，并且在强度提高的同时，低温韧性性能也有所提高，并且性能稳定，能够适应寒冷环境下的工作需求。

通过上述实施例的热处理方法批量处理上述规格的大法兰空心轴类锻件，相比于传统的单件热处理生产周期缩短约一半，同时，可节约大量的燃料和冷却介质。按年产1000件产品计算，节约天然气成本150万元/年，节约快速淬火油消耗成本约32.5万元/年，并且将淬火过程有毒物质排放降低至零。

大法兰长轴类锻件产品在高温下保温时间越长生产周期越长能耗越大，相比于传统的淬火冷却时间一般在125min以上，后续工件在炉内高温待处理时间较长，本实施例的冷却时间缩短为60min，大大降低了后续工件在淬火炉内高温待处理时间，能够有效热处理降低能耗。

实施例2

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重20t，长度尺寸为4400mm，法兰最大直径为2400mm，中心通孔内径为470mm，属于一种大型空心轴类锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将5件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以30℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为5h；再以50℃/h的升温速率逐渐升温至850℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉进行第一空冷处理5min后，入水并沿孔方向移动该大法兰空心长轴锻件进行第一水冷处理30min，出水进行第二空冷处理5min后测量孔内外温度获得第一冷却温度，测温后入水进行第二水冷处理20min，再次出水进行第三空冷处理5min后，再次入水进行第三水冷处理20min后测量孔内外温度获得第二冷却温度，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至610℃保温13h后出炉，冷却至室温。

按照与实施例1相同的方法进行取样和检测，检测结果如表2所示。

实施例3

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重20t，长度尺寸为4400mm，法兰最大直径为2400mm，中心通孔内径为470mm，属于一种大型锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将5件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以70℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为45h；再以100℃/h的升温速率逐渐升温至850℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉进行第一空冷处理3min后，入水并沿孔方向移动该大法兰空心长轴锻件进行第一水冷处理15min，出水进行第二空冷处理1min后测量孔内外温度获得第一冷却温度，测温后入水进行第二水冷处理10min，再次出水进行第三空冷处理1min后，再次入水进行第三水冷处理10min后测量孔内外温度获得第二冷却温度，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至620℃保温13h后出炉，冷却至室温。

按照与实施例1相同的方法进行取样和检测，检测结果如表2所示。

实施例4

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重25t，长度尺寸为4600mm，法兰最大直径为2500mm，中心通孔内径为490mm，属于一种大型锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将4件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以50℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为5h；再以70℃/h的升温速率逐渐升温至850℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉进行第一空冷处理4min后，入水并沿孔方向移动该大法兰空心长轴锻件进行第一水冷处理20min，出水进行第二空冷处理3min后测量孔内外温度获得第一冷却温度，测温后入水进行第二水冷处理15min，再次出水进行第三空冷处理3min后，再次入水进行第三水冷处理15min后测量孔内外温度获得第二冷却温度，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至630℃保温13h后出炉，冷却至室温。

按照与实施例1相同的方法进行取样和检测，检测结果如表2所示。

对比例1

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重20t，长度尺寸为4400mm，法兰最大直径为2400mm，中心通孔内径为470mm，属于一种大型锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将5件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以50℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为5h；再以70℃/h的升温速率逐渐升温至860℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉进行水冷处理60min，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至600℃保温13h后出炉，冷却至室温。

按照与实施例1相同的方法进行取样和检测，检测结果如表2所示。

对比例2

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重20t，长度尺寸为4400mm，法兰最大直径为2400mm，中心通孔内径为470mm，属于一种大型锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将5件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以50℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为5h；再以70℃/h的升温速率逐渐升温至860℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉入水并沿孔方向移动该大法兰空心长轴锻件进行第一水冷处理20min后，出水进行第一空冷处理4min，再次入水进行第二水冷处理15min后，出水进行第二空冷处理3min，再次入水进行第三水冷处理15min后，出水进行第三空冷处理3min，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至610℃保温13h后出炉，冷却至室温。

按照与实施例1相同的方法进行取样和检测，检测结果如表2所示。

对比例3

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重20t，长度尺寸为4400mm，法兰最大直径为2400mm，中心通孔内径为470mm，属于一种大型锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将5件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以50℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为5h；再以70℃/h的升温速率逐渐升温至860℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉进行第一空冷处理4min后，入水并沿孔方向移动该大法兰空心长轴锻件进行第一水冷处理20min，出水入快速淬火油进行油冷100min，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至620℃保温13h后出炉，冷却至室温。

按照与实施例1相同的方法进行取样和检测，检测结果如表2所示。

对比例4

在该实施例中，进行热处理的是一种大法兰空心长轴锻件，该产品单件重20t，长度尺寸为4400mm，法兰最大直径为2400mm，中心通孔内径为470mm，属于一种大型锻件产品。

在装炉步骤前，对该大法兰空心长轴锻件进行面质量检测，不得有黑皮、裂纹、结疤、尖角等表面缺陷，如有则进行局部棱角打磨后入炉；核对产品软件资料是否完整，化学成分是否符合要求，用防氧化涂料将工件信息标识在工件法兰外端面。在装炉步骤中，将5件经过上述检查和标记大法兰空心长轴锻件装入淬火炉中，装炉量为100t/炉，如图1所示，每件大法兰空心长轴锻件设置相应的装炉支垫，其中，A处的装炉支垫高为70mm，B处的装炉支垫高为470mm，C处的装炉支垫高为580mm，D处的装炉支垫高为600mm，通过设置装炉支垫以确保大法兰空心长轴锻件的中心轴处于水平状态。装炉完成后，在装炉位置图中标记每件大法兰空心长轴锻件的具体装炉位置。装炉完成后，关闭淬火炉门进行淬火，首先以50℃/h的升温速率逐渐升温至650℃进行保温，保温时间为5h；再以70℃/h的升温速率逐渐升温至860℃进行保温，保温时间为15h。淬火完成后将大法兰空心长轴锻件出炉入油进行油冷处理4min后，入水并沿孔方向移动该大法兰空心长轴锻件进行第一水冷处理20min，出水入油进行油冷处理3min后测量孔内外温度获得第一冷却温度，测温后入水进行第二水冷处理15min，再次出水入油进行油冷处理3min后，再次入水进行第三水冷处理15min后测量孔内外温度获得第二冷却温度，完成淬火冷却。将淬火冷却后的大法兰空心长轴锻件装入淬火炉进行回火，逐渐升温至630℃保温13h后出炉，冷却至室温。

按照与实施例1相同的方法进行取样和检测，检测结果如表2所示。

表2实施例和对比例的大法兰空心长轴锻件热处理后的力学性能检测结果

由表2的测试结果可以看出，本发明的热处理方法处理后的空心轴类锻件在保持良好的力学性能的同时，低温冲击性能明显提高，满足产品在寒冷环境下的工作要求。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种42CrMo合金结构钢空心轴类锻件热处理方法，其特征在于，

所述空心轴类锻件的单件重量为10t～30t，长度为3100mm～3900mm或4400mm，最大直径为1200mm～3600mm，中心通孔内径为240mm～700mm的大型锻件产品；

所述热处理方法包括装炉步骤、淬火步骤、淬火冷却步骤、以及回火步骤，在所述淬火冷却步骤中，依次进行第一空冷处理、第一水冷处理、第二空冷处理、获取第一冷却温差、第二水冷处理、第三空冷处理、第三水冷处理以及获取第二冷却温差，

在所述淬火步骤中，淬火条件为升温至650℃～660℃保温4h～6h后，继续升温至840℃～860℃保温12h～16h；

在所述淬火步骤中，升温至650℃～660℃的升温速率为30℃/h～70℃/h，升温至840℃～860℃的升温速率为50℃/h～100℃/h；

在所述回火步骤中，回火条件为升温至600℃～630℃并保温10h～15h；

所述第一空冷处理的空冷时间为3min～5min；

所述第一水冷处理的水冷时间为15min～30min；

所述第二空冷处理的空冷时间为1min～5min；

所述获取第一冷却温差为在所述第二空冷处理前后测量所述空心轴类锻件的孔内外温度，获得第一冷却温差；

所述第二水冷处理的水冷时间为10min～20min；

所述第三空冷处理的空冷时间为1min～5min；

所述第三水冷处理的水冷时间为10min～20min；

所述获取第二冷却温差为在所述第三水冷处理前后测量所述空心轴类锻件的孔内外温度，获得第二冷却温差；

且在所述回火步骤之前，还包括获取返温速率步骤，在所述获取返温速率步骤中，根据所述第一冷却温差以及所述第二空冷处理的空冷时间获得第一阶段返温速率，根据所述第二冷却温差以及所述第三水冷处理的水冷时间获得最终返温速率。

2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法为批量热处理。

3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，所述批量热处理的装炉量为60t/炉～100t/炉。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的热处理方法，其特征在于，在所述装炉步骤中，根据所述空心轴类锻件的结构设置装炉支垫。

5.一种空心轴类锻件，其特征在于，所述空心轴类锻件由如权利要求1至3任意一项所述的热处理方法制备而成。

6.根据权利要求5所述的空心轴类锻件，其特征在于，所述空心轴类锻件的单件重量为10t～30t，长度为3100mm～3900mm，最大直径为800mm～1600mm，中心通孔内径为280mm～570mm。

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