CN114107625A - 一种转子锻件的热处理工艺 - Google Patents

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刘少斌
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Abstract

本发明提供一种转子锻件热处理工艺，包括以下过程：将锻造成型后的转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理；将保温处理后的转子锻件出炉空冷至300～400℃；将空冷后的转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理；将转子锻件装炉炉冷至小于或等于250℃时出炉空冷；对空冷后转子锻件进行淬火；将淬火后转子锻件装炉炉冷至小于或等于200℃时出炉。有效改善了现有技术中，采用常规热处理方式，使得转子锻件的力学性能较差，无法满足工程应用要求的问题。

Description

一种转子锻件的热处理工艺
技术领域
本发明涉及锻件热处理技术领域，具体涉及一种转子锻件的热处理工艺。
背景技术
近年来,随着热处理技术的不断发展，对锻件热处理的要求越来越高。转子锻件作为电力机组核心组成部件，其质量及可靠性直接影响机组的安全和稳定运行，因此转子锻件的各项技术指标要求较为严格，尤其对于其内部的紧密度和组织状况提出了较高的要求。
转子锻件由于使用环境苛刻，因此对综合力学性能及残余应力等要求极为严格。但由于转子锻件截面尺寸较大，并受合金元素淬透性和组织结构的影响，采用常规热处理方式，实际力学性能常常很难满足要求。因此，需要提供一种转子锻件的热处理工艺。
发明内容
针对现有技术中的不足与缺陷，本发明提供一种转子锻件的热处理工艺，以改善现有技术中使用一次正火和一次回火的常规热处理方式，导致转子锻件力学性能无法达到工程应用标准的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提一种转子锻件的热处理工艺，包括以下过程：
S1、将锻造成型后的转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理；
S2、将保温处理后的所述转子锻件出炉空冷至300～400℃；
S3、将空冷后的所述转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理；
S4、将所述转子锻件装炉炉冷至小于或等于250℃时出炉空冷；
S5、对所述空冷后转子锻件进行淬火；
S6、将淬火后转子锻件装炉炉冷至小于或等于200℃时出炉。
在本发明一实施例中，步骤S1包括以下过程：
S11、将锻造成型后的转子锻件装炉，在300～400℃进行保温过冷；
S12、升温至600～700℃保温处理；
S13、升温至850～880℃保温处理。
在本发明一实施例中，步骤S11中，保温时间为每100mm有效尺寸保温0.5～1h。
在本发明一实施例中，步骤S12中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温1～2h。
在本发明一实施例中，在步骤S1和/或步骤S3中，所述保温处理的过程中，每100mm有效尺寸保温1.5～2.5h。
在本发明一实施例中，步骤S4包括以下过程：
S41、将所述转子锻件装炉，在300～400℃保温处理；
S42、升温至650～690℃保温处理；
S43、炉冷至小于或等于250℃时出炉空冷。
在本发明一实施例中，步骤S41中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温1～2h。
在本发明一实施例中，步骤S42中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温2～4h。
在本发明一实施例中，步骤S5包括以下过程：
S51、将空冷后转子锻件装炉，升温至600～700℃保温处理；
S52、升温至850～880℃保温处理；
S53、出炉水冷，每100mm有效尺寸冷却2～5min；
S54、油冷至小于或等于250℃，完成淬火。
在本发明一实施例中，步骤S51中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温1～2h。
在本发明一实施例中，步骤S52中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温1.5～2.5h。
在本发明一实施例中，步骤S6包括以下过程：
S61、将淬火后转子锻件装炉，在250～350℃保温处理；
S62、升温至620～650℃保温处理；
S63、炉冷至400～500℃保温处理；
S64、炉冷至小于或等于200℃时出炉。
在本发明一实施例中，步骤S61中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温1～3h。
在本发明一实施例中，步骤S62中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温3～5h。
在本发明一实施例中，步骤S63中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温0.5～1.5h。
综上所述，本发明提供一种转子锻件的热处理工艺，通过将转子锻件两次装炉进行正火处理，能有效改善转子内部晶粒度和组织状况，使转子整体获得优良综合性能。在回火过程中，炉冷增加保温台阶，能够充分消除转子锻件残余应力，使得转子锻件的组织结构和淬透性达到较好的水平，提高了转子使用性能。解决了现有技术中，采用常规热处理方式，使得转子锻件的力学性能较差，无法满足工程应用要求的问题。
附图说明
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示为本发明一实施例中转子锻件的热处理工艺的流程示意图；
图2显示为本发明一实施例中步骤S1的流程示意图；
图3显示为本发明一实施例中步骤S4的流程示意图；
图4显示为本发明一实施例中步骤S5的流程示意图；
图5显示为本发明一实施例中步骤S6的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
本发明中转子锻件的材质为34CrNi3Mo，这是一种高强度合金结构钢，具有良好的综合力学性能和工艺性能，其适用于大截面、高负荷和承受冲击载荷的锻件，是普遍采用的大型汽轮机整锻低压转子材料。针对于该转子锻件的材料性能，通过将转子锻件进行两次正火处理，能有效改善转子内部晶粒度和组织状况，提高了转子锻件的综合力学性能。
请参阅图1，图1显示为本发明一实施例中转子锻件的热处理工艺的流程示意图。转子锻件的热处理工艺包括以下过程：
S1、将锻造成型后的转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理。
请参阅图2，图2显示为本发明一实施例中步骤S1的流程示意图。具体地，在本发明一实施例中，步骤S1包括以下过程：
S11、将锻造成型后的转子锻件装炉，在300～400℃进行保温过冷；
S12、升温至600～700℃保温处理；
S13、升温至850～880℃保温处理。
转子锻件锻造成型后，需要先进行锻后热处理。首先将转子锻件装入炉中进行第一次正火处理。在300～400℃进行低保过冷，这种低温环境可对转子锻件进行保护，从而减少转子锻件上大锻件表面和心部温差，保温时间为0.5～1h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温0.5～1h)。然后升温至600～700℃并保温1～2h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温1～2h)。再快速升温至850～880℃，保温1.5～2.5h/100mm小时(即转子锻件每100mm有效尺寸保温1.5～2.5h)。完成对转子锻件的第一次正火处理。
S2、将保温处理后的转子锻件出炉空冷至300～400℃。
第一次正火处理完成后，从炉中取出转子锻件，将转子锻件放置在空气中一段时间，进行冷却，最终使转子锻件的表面温度冷却至300～400℃。
S3、将空冷后的所述转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理。
将冷却后的转子锻件再次吊装入炉中进行第二次正火处理。在300～400℃进行低保过冷，保温时间为0.5～1h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温0.5～1h)。然后升温至600～700℃并保温1～2h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温1～2h)。再快速升温至850～880℃，保温1.5～2.5h/100mm小时(即转子锻件每100mm有效尺寸保温1.5～2.5h)。
S4、将转子锻件装炉炉冷至小于或等于250℃时出炉空冷。
请参阅图3，图3显示为本发明一实施例中步骤S4的流程示意图。在本发明一实施例中，步骤S4包括以下过程：
S41、将所述转子锻件装炉，在300～400℃保温处理；
S42、升温至650～690℃保温处理；
S43、炉冷至小于或等于250℃时出炉空冷。
具体地，将第二次正火处理后的转子锻件进行回火处理，从而提高转子锻件内部组织的稳定性，使其性能更加稳定。将转子锻件装入炉中，在300～400℃保温1～2h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温1～2h)，升温至650～690℃，保温2～4h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温2～4h)，炉冷至≤250℃时出炉空冷，完成转子锻件的锻后热处理。
在本发明一实施例中，对完成锻后热处理的转子锻件进行粗加工，从而提高后续工序中精加工的生产率。
S5、对空冷后转子锻件进行淬火。
请参阅图4，图4显示为本发明一实施例中步骤S5的流程示意图。在本发明一实施例中，步骤S5包括以下过程：
S51、将空冷后转子锻件装炉，升温至600～700℃保温处理；
S52、升温至850～880℃保温处理；
S53、出炉水冷，每100mm有效尺寸冷却2～5min；
S54、油冷至小于或等于250℃，完成淬火。
具体地，将经过粗加工后的转子锻件进行调质处理，首先需要将转子锻件装炉加热，升温至600～700℃，保温1～2h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温1～2h)，再快速升温至850～880℃，保温1.5～2.5h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸保温1.5～2.5h)。出炉后，将转子锻件浸入水中冷却2～5min/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸冷却2～5min)，然后再将转子锻件浸入油中冷却，直至转子锻件表面温度小于或等于250℃时，完成对转子锻件的淬火处理。
S6、将淬火后转子锻件装炉炉冷至小于或等于200℃时出炉。
请参阅图5，图5显示为本发明一实施例中步骤S6的流程示意图。在本发明一实施例中，步骤S6包括以下步骤：
S61、将淬火后转子锻件装炉，在250～350℃保温处理；
S62、升温至620～650℃保温处理；
S63、炉冷至400～500℃保温处理；
S64、炉冷至小于或等于200℃时出炉。
具体地，将淬火后转子锻件装炉回火后在250～350℃进行保温，保温时间1～3h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸冷却1～3h)，然后升温至620～650℃，保温3～5h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸冷却3～5h)，再将炉温冷至400～500℃，保温0.5～1.5h/100mm(即转子锻件每100mm有效尺寸冷却0.5～1.5h)，炉冷至小于或等于200℃时，将转子锻件吊出炉外。
从采用上述热处理工艺获得的转子本体上取样，进行力学性能测试，各项性能如表1所示，表2显示为转子锻件的力学性能要求指标。由此可见，通过本发明所述热处理工艺得到转子锻件，各项测试结果不仅符合要求，且各项力学性能指数均远高力学性能要求的指标。
表1
Figure BDA0003379146140000071
表2
Figure BDA0003379146140000072
综上所述，本发明通过将转子锻件在锻后热处理过程中，先进行两次正火，两次正火处理完成后再进行一次回火处理，能有效改善转子内部晶粒度和组织状况。调质处理时，淬火采用水淬油冷，能够减少开裂风险，并有效提高淬透层深度，使转子整体获得优良综合性能。在回火过程中，炉冷增加保温台阶，能够充分消除转子锻件残余应力，提高了转子使用性能。所以，本发明具有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种转子锻件的热处理工艺，其特征在于，包括以下过程：
S1、将锻造成型后的转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理；
S2、将保温处理后的所述转子锻件出炉空冷至300～400℃；
S3、将空冷后的所述转子锻件装炉，升温至850～880℃保温处理；
S4、将所述转子锻件装炉炉冷至小于或等于250℃时出炉空冷；
S5、对所述空冷后转子锻件进行淬火；
S6、将淬火后转子锻件装炉炉冷至小于或等于200℃时出炉。
2.根据权利要求1所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，在步骤S1和/或步骤S3中，所述保温处理的过程中，每100mm有效尺寸保温1.5～2.5h。
3.根据权利要求1所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S1包括以下过程：
S11、将所述锻造成型后的转子锻件装炉，在300～400℃进行保温过冷；
S12、升温至600～700℃保温处理；
S13、升温至850～880℃保温处理。
4.根据权利要求3所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S11中，保温时间为每100mm有效尺寸保温0.5～1h。
5.根据权利要求3所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S12中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温1～2h。
6.根据权利要求1所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S4包括以下过程：
S41、将所述转子锻件装炉，在300～400℃保温处理；
S42、升温至650～690℃保温处理；
S43、炉冷至小于或等于250℃时出炉空冷。
7.根据权利要求6所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S41中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温1～2h。
8.根据权利要求6所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S42中，所述保温处理过程中，每100mm有效尺寸保温2～4h。
9.根据权利要求1所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S5包括以下过程：
S51、将所述空冷后转子锻件装炉，升温至600～700℃保温处理；
S52、升温至850～880℃保温处理；
S53、出炉水冷，每100mm有效尺寸冷却2～5min；
S54、油冷至小于或等于250℃，完成淬火。
10.根据权利要求1所述的转子锻件的热处理工艺，其特征在于，步骤S6包括以下过程：
S61、将所述淬火后转子锻件装炉，在250～350℃保温处理；
S62、升温至620～650℃保温处理；
S63、炉冷至400～500℃保温处理；
S64、炉冷至小于或等于200℃时出炉。
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