CN117778897A - 一种高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，按质量百分比计，行星轮锻件的锻造用钢元素组成为：C0.15%～0.21%、Si≤0.4%、Mn0.5%～0.9%、Cr1.5%～1.8%、Mo0.25%～0.35%、Ni1.4%～1.7%、P≤0.015%、S≤0.010%、Al0.02%～0.04%、Cu≤0.3%、Sn≤0.03%、V≤0.01%、Nb≤0.006%、As≤0.015%、Ti≤30ppm、Sb≤50ppm、Ca≤15ppm、H≤2ppm、O≤15 ppm、N80～150ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。该生产方法制得的行星轮锻件满足长时间渗碳处理的晶粒度稳定性要求。
Description
技术领域
本发明涉及锻件生产技术领域，具体涉及一种高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法。
背景技术
风电齿轮箱滚道行星轮是齿轮箱中数量最多的传动齿轮件，其作用主要是改变传动比。行星轮锻件的生产工艺包括镦拔、辗环和热处理，热处理所得锻件的后处理包括渗碳处理，用以提升锻件表层的硬度、耐蚀性、疲劳强度和耐磨性，同时保持锻件中心部分的低碳钢韧性和塑性，以使锻件能承受预定的冲击载荷。
为了提升渗碳效率，渗碳温度多设置在950℃以上。渗碳过程同时伴随奥氏体晶粒的粗化。晶粒度稳定性要求的工艺参数通常包括温度、时长。CN110616381A中的晶粒度稳定性要求为：温度950℃，保温时间13h，奥氏体晶粒度≥8.0级，无粗于5.0级晶粒；CN109402498A的晶粒度稳定性要求为：温度1010～1030℃，保温时间最长达6h，晶粒度7～8级；CN112916790A的晶粒度稳定性要求为：温度950℃，保温时间8h出炉水冷后的奥氏体8级。渗碳时间越长、温度越高，渗碳晶粒度越大。深层渗碳的时长往往为50h以上。现有钢材多未进行长时间渗碳探索。
改善晶粒粗化的主要手段是调整锻件用钢的元素组成，如以上文件所记载的，铝、铌合金元素能形成相应的碳氮化物钉扎晶界，钒、锆等轧制冷却过程中在晶内或晶界析出细小析出相，阻碍奥氏体晶粒长大。采用微合金元素Nb含量较大的锻造用钢作为锻造原料，对比不同渗碳时间的锻件晶粒度后发现：Nb利于细化晶粒，但在8h基础上进一步延长渗碳时间，个别晶粒急剧长大变粗，锻件中会出现占比较大的3级甚至2级大晶粒。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，在18CrNiMo7-6低碳钢的基础上，控制Nb的质量百分比，调整锻造用钢中V、Ti、As、Cu等合金元素的质量百分比，利于生产具有细化金属组织且具有优良晶粒度稳定性的锻件。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，包括镦拔、冲孔、辗环、正回火和调质步骤；按质量百分比计，行星轮锻件的锻造用钢的元素组成为：
C：0.15%～0.21%、Si：≤0.4%、Mn：0.5%～0.9%、Cr：1.5%～1.8%、Mo：0.25%～0.35%、Ni：1.4%～1.7%、P：≤0.015%、S：≤0.010%、Al：0.02%～0.04%、Cu：≤0.3%、Sn：≤0.03%、V：≤0.01%、Nb：≤0.006%、As：≤0.015%、Ti：≤30ppm、Sb：≤50ppm、Ca：≤15ppm、H：≤2ppm、O：≤15 ppm、N：80～150ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
在以上用钢元素组成的基础上，进一步的，元素符号表示元素含量，以Mn/6、（Cr+Mo+ V）/5、（Ni+ Cu）/15之和为ACE计，ACE取值范围为0.55%～0.64%。进一步的，Sn的质量百分比为不大于0.003%，Ti：≤20ppm。
优选的技术方案为，所述锻造用钢中Nb的质量百分比为不大于0.003%。
优选的技术方案为，所述锻造用钢中V的质量百分比为0.001%～0.007%；Cu的质量百分比为0.001%～0.1%，As的质量百分比为0.001%～0.004%。
优选的技术方案为，镦拔、冲孔步骤为第一火次，辗环为第二火次；第一火次和第二火次的锻件温度均为850～1200℃；第二火次的炉温为1130～1160℃，按照冲孔后锻件的有效厚度计，第二火次回炉加热时间不大于0.12h/100mm。
优选的技术方案为，正回火处理包括：正火保温结束的锻件风冷至590～610℃，按照锻件有效厚度1.2～2h/100mm保温，然后空冷至100℃以下；最后再次升温回火。
优选的技术方案为，正火和回火工艺为：
正火：锻件升温至670℃～690℃，按照锻件有效厚度0.7～1.3h/100mm保温；保温结束后锻件升温至920℃～940℃，按照锻件有效厚度3.3～4.1h/100mm保温正火；
回火：空冷后的锻件升温至670℃～690℃，按照锻件有效厚度5.1～6.3h/100mm保温回火，然后空冷。
优选的技术方案为，调质工艺过程为：锻件升温至850～870℃，按照锻件有效厚度2.5～3.3h/100mm保温，水淬降温，然后再次升温至660～700℃，按照锻件有效厚度5.5～6.7h/100mm保温，最后空冷。
优选的技术方案为，镦拔步骤包括交替进行的N+1次镦粗和N次拔长；N为2或3；
以镦粗前后的锻件长度比值为单次镦粗锻造比计，N+1次镦粗的镦粗锻造比之和为4.5～5.6。
优选的技术方案为，以拔长前后的锻件长度比值为单次拔长锻造比计，镦拔步骤包括交替进行的三次镦粗和两次拔长；
第一次镦粗锻造比为1.71～1.79；
第一次拔长锻造比为0.56～0.65；
第二次镦粗锻造比为1.76～1.83；
第二次拔长锻造比均为0.54～0.62；
第三次镦粗锻造比为1.75～1.81。
优选的技术方案为，以辗环前后的锻件壁厚与长度乘积之比为辗环锻造比，辗环锻造比为1.14～1.3。
本发明的优点和有益效果在于：
该高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法基于18CrNiMo7-6低碳钢，通过调整铝、钛、砷、钒、铜等合金元素的含量，严格控制锻造用钢中残余元素铌的含量，钢坯经过锻造、正回火热处理和调质热处理制得的行星轮锻件具有细化的金属组织；经950℃保温渗碳80h后，平均晶粒度最高达8级，满足锻件深层渗碳处理要求。
附图说明
图1是实施例1行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图2是图1显微照片的晶粒度评价结果；
图3是实施例2行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图4是图3显微照片的晶粒度评价结果；
图5是实施例3行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图6是图5显微照片的晶粒度评价结果；
图7是对比例1行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图8是图7显微照片的晶粒度评价结果；
图9是实施例4行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图10是图9显微照片的晶粒度评价结果；
图11是实施例5行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片；
图12是图11显微照片的晶粒度评价结果；
图13是实施例6行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图14是图13显微照片的晶粒度评价结果；
图15是实施例7行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图16是图15显微照片的晶粒度评价结果；
图17是实施例8行星轮锻件950℃80h模拟渗碳后的晶粒度显微照片，图中红色线段为标尺，标尺长度为102.2μm；
图18是图17显微照片的晶粒度评价结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
牌号为18CrNiMo7-6的低碳钢元素组成：C：0.15%～0.21%、Si：≤0.4%、Mn：0.5%～0.9%、Ni：1.4%～1.7%、P：≤0.025%、S：≤ 0.035%、Cr：1.5%～1.8%、Mo：0.25%～0.35%。在以18CrNiMo7-6低碳钢为基础的优选锻件用钢中，Nb的质量百分比≤0.006%，进一步的，Nb的质量百分比≤0.003%。具体的，在锻件用钢的钢坯生产过程中不另外添加Nb，并控制其他钢坯合金原料中Nb的含量。
锻造用钢中元素的质量百分比限定为“≤n”，意指锻造用钢中该元素的含量为0～n，不包含“0”这一最小端点值。
锻件有效厚度
锻件有效厚度用于计算火次回炉时间以及正回火热处理、调质热处理的保温时间。行星轮属于套筒类工件，当锻件内孔的直径大于等于壁厚（外径、内径差值的一半），以壁厚作为其有效厚度；当锻件内孔的直径小于壁厚（外径、内径差值的一半），以外径作为其有效厚度。通常的，冲孔后锻件的内孔直径小于壁厚，火次回炉时间的计算以外径作为其有效厚度；辗环后锻件的内孔直径大于壁厚，正回火热处理、调质热处理的保温时间计算以壁厚作为其有效厚度。
实施例
实施例1
实施例1高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法的化学成分质量百分比实测值为：C：0.17%、Si：0.29%、Mn：0.63%、Cr：1.68%、Mo：0.28%、Ni：1.54%、P：0.009%、S：0.001%、Al：0.031%、Cu：0.02%、Sn：0.001%、V：0.006%、Nb：0.001%、As：0.002%、Ti：10ppm、Sb：10ppm、Ca：1ppm、H：0.9ppm、O：11ppm、N：105ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
ACE=Mn/6+（Cr+ Mo+ V）/5+（Ni+ Cu）/15，实施例1的ACE为0.60%。
高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产包括锻造和锻后热处理，锻造包括镦拔、冲孔、修整成型、辗环，锻后热处理包括正回火热处理和调质热处理步骤：
S1：一火加热至1200℃；
S2：长1309mm的圆坯采用三镦两拔作业，先镦粗至750mm，后拔长至1250mm，然后镦粗至700mm，再拔长至1200mm，接着镦粗至675mm；
第一次镦粗锻造比为1.75；
第一次拔长锻造比为0.6；
第二次镦粗锻造比为1.79；
第二次拔长锻造比均为0.58；
第三次镦粗锻造比为1.78；（3次镦粗的镦粗锻造比之和为5.32）
S3：中间冲孔Φ250mm，得外径853mm、高675mm的冲孔件；
S4：修整成型；
S5：二火加热至最高炉温1150℃，回炉时间50min；
S6：采用辗环机将锻件尺寸辗至外径924mm，内径414mm，长度653mm；
S7：正火，锻件装炉后以80℃/h的升温速率升温至680℃，保温2.5h，以80℃/h的升温速率升温至930℃，保温9.5h，然后风冷至600℃，保温4h后空冷；
回火，以80℃/h的升温速率炉内温度升温至680℃，保温14h，然后空冷；
S8：调质，室温装炉，以80℃/h的速率升温至860℃，保温7.5h，出炉淬水；
室温装炉，炉内温度以80℃/h的速率回火升温至680℃，保温15h，然后空冷。
实施例1行星轮锻件产品的性能检测如下：
1、机械性能试验：试棒直径30mm，屈服强度（Rp0.2）988MPa，抗拉强度（Rm）1337MPa，延伸率（Tr）15%，断面收缩率（Z）60%，硬度（HB）196、194、198；20℃冲击性能（KV）84J、72 J、82J；
机械性能试验合格要求：屈服强度（Rp0.2）≥750MPa，抗拉强度（Rm）≥1080MPa，延伸率（Tr）≥8，硬度（HB）179-229；20℃冲击性能（KV）≥25J。
2、金相检验：按ISO 4967-2013《钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法》的A法评定，细系A/B/C/D为0.5/0.5/0/0.5；粗系A/B/C/D为0/0/0 /0；DS为0；
金相检验合格要求：细系A/B/C/D为0.5/0.5/0/0.5；粗系A/B/C/D为0/0/0 /0；DS为0。
3、奥氏体晶粒度：按ISO 643标准评定（880℃保温60分钟），锻件奥氏体晶粒度为8级；
奥氏体晶粒度合格要求：≥6。
4、晶粒度稳定性：锻件经950℃保温50h、80h模拟渗碳（无渗碳气氛），按照ISO643检测晶粒度见下表，其中处理80h晶粒度如图1-2所示：
| 晶粒级别 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9-12 |
| 50h | 0 | 0 | 0.1* | 3.6 | 20.6 | 31.7 | 26.1 | 17.8 |
| 80h | 0 | 0 | 0 | 7 | 27 | 33.5 | 23.1 | 9.4 |
*：50h和80h采用不同试样进行渗碳实验，故4级晶粒的占比略有差异。
晶粒度稳定性合格要求：奥氏体晶粒评级为6级以上，且最多允许10% 为4级晶粒，不得出现3级以及粗于3级的晶粒。
5、低倍组织：中心疏松1.0，缩孔0，中心裂纹0，中间裂纹0，近表面裂纹0，皮下气泡0；
低倍组织合格要求：中心疏松≤1.5，缩孔≤1.0，中心裂纹≤1.0，中间裂纹0，近表面裂纹0，皮下气泡0。
6、行星轮锻件淬透性按照ISO642标准检测，奥氏体温度850℃，末端淬透性值和要求范围见下表。
| 端淬点/mm | 1.5 | 3 | 7 | 11 | 15 | 20 | 25 | 30 | 40 |
| 实测 | 44 | 44.5 | 44 | 43.5 | 41.5 | 40.5 | 38.5 | 37.5 | 36.5 |
| 合格要求 | 43-48 | 43-48 | 41-46 | 40-45 | 38-43 | 36-41 | 35-40 | 34-39 | 33-38 |
实施例2
实施例2行星轮锻件用钢的组成元素质量百分比如下：
C：0.17%、Si：0.28%、Mn：0.64%、Cr：1.67%、Mo：0.27%、Ni：1.51%、P：0.011%、S：0.001%、Al：0.020%、Cu：0.02%、Sn：0.001%、V：0.005%、Nb：0.002%、As：0.002%、Ti：10ppm、Sb：20ppm、Ca：1ppm、H：0.6ppm、O：12ppm、N：101ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例2的ACE为0.60%。
行星轮锻件锻造和锻后热处理工艺同实施例1，锻后热处理工艺的区别在于调质热处理：
S1：一火加热至1200℃；
S2：长1309mm的圆坯采用三镦两拔作业，先镦粗至755mm，后拔长至1251mm，然后镦粗至703mm，再拔长至1208mm，接着镦粗至675mm；
第一次镦粗锻造比为1.73；
第一次拔长锻造比为0.6；
第二次镦粗锻造比为1.78；
第二次拔长锻造比均为0.58；
第三次镦粗锻造比为1.79；（3次镦粗的镦粗锻造比之和为5.3）
S3：中间冲孔Φ250mm，得锻件外径为853mm，长度为675mm的；
S4：修整成型；
S5：二火加热至最高炉温1150℃，回炉时间50min；
S6：采用辗环机将锻件尺寸辗至外径924mm，内径414mm，长度653mm，辗环锻造比为1.22；
S7：正火，锻件装炉后以80℃/h的升温速率升温至680℃，保温3h，以80℃/h的升温速率升温至930℃，保温10h，然后风冷至600℃，保温4.5h后空冷；
回火，以80℃/h的升温速率炉内温度升温至680℃，保温15h，然后空冷；
S8：调质，室温装炉，以80℃/h的速率升温至860℃，保温8h，出炉淬水；
室温装炉，炉内温度以80℃/h的速率回火升温至680℃，保温16h，然后空冷。
实施例2行星轮锻件产品的性能检测如下：
1、机械性能试验：试棒直径30mm，屈服强度（Rp0.2）955MPa，抗拉强度（Rm）1241MPa，延伸率（Tr）14%，断面收缩率（Z）63%，硬度（HB）191、197、196；20℃冲击性能（KV）72J、72 J、84J；
2、金相检验：按ISO 4967-2013《钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法》的A法评定，细系A/B/C/D为0.5/0.5/0/0.5；粗系A/B/C/D为0/0/0 /0；DS为0；
3、奥氏体晶粒度评级：按ISO 643标准评定（880℃保温60分钟），锻件奥氏体晶粒度为8级；
4、晶粒度稳定性检测：锻件经950℃保温50h、80h模拟渗碳（无渗碳气氛），按照ISO643检测晶粒度见下表，其中处理80h晶粒度如图3-4所示：
| 晶粒级别 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9-12 |
| 50h | 0 | 0 | 0.5 | 5.0 | 22.5 | 30.9 | 24.9 | 16.1 |
| 80h | 0 | 0 | 1.4 | 9.8 | 26.2 | 32.5 | 20.8 | 9.2 |
5、低倍组织：中心疏松1.0，缩孔0，中心裂纹0，中间裂纹0，近表面裂纹0，皮下气泡0；
低倍组织要求：中心疏松≤1.5，缩孔≤1.0，中心裂纹≤1.0，中间裂纹0，近表面裂纹0，皮下气泡0；
6、行星轮锻件淬透性按照ISO642标准检测，奥氏体温度850℃，末端淬透性值和要求范围见下表。
| 端淬点/mm | 1.5 | 3 | 7 | 11 | 15 | 20 | 25 | 30 | 40 |
| 实测 | 45 | 44 | 45 | 44 | 40 | 39.5 | 39 | 36 | 35.5 |
实施例1和实施例2的模拟渗碳50h和80h晶粒度对照：随着模拟渗碳时间的延长，级别较大的8级、9-12级晶粒占比减小，同时（4级、）5级、6级、7级晶粒占比增加，表明随着模拟渗碳时间的延长，晶粒逐渐粗化。
锻件须满足950℃保温80h的晶粒度稳定性要求，故试样优先进行晶粒度稳定性检测。调质热处理后的锻件晶粒度直接影响深层渗碳处理的锻件晶粒度。
实施例3
实施例3行星轮锻件用钢的组成元素质量百分比如下：
C：0.18%、Si：0.30%、Mn：0.65%、Cr：1.61%、Mo：0.28%、Ni：1.47%、P：0.011%、S：0.002%、Al：0.038%、Cu：0.03%、Sn：0.002%、V：0.009%、Nb：0.004%、As：0.005%、Ti：13ppm、Sb：10ppm、Ca：10ppm、H：0.5ppm、O：14ppm、N：106ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例3的ACE为0.59%。
实施例3的锻造工艺过程同实施例1。
晶粒度稳定性检测：锻件经950℃保温80h模拟渗碳，按照ISO643晶粒度检测结果如图5-6所示。
对比例1
对比例1行星轮锻件用钢的组成元素质量百分比如下：
C：0.17%、Si：0.28%、Mn：0.68%、Cr：1.63%、Mo：0.27%、Ni：1.50%、P：0.014%、S：0.003%、Al：0.032%、Cu：0.03%、Sn：0.004%、V：0.008%、Nb：0.027%、As：0.002%、Ti：10ppm、Sb：10ppm、Ca：6ppm、H：0.8ppm、O：18ppm、N：118ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
对比例1的ACE为0.60%。
对比例1的锻造工艺过程同实施例1。
晶粒度稳定性检测：经950℃保温80h模拟渗碳（无渗碳气氛）后，按照ISO643锻件的晶粒度检测结果如图7-8所示。
实施例3中Nb含量略高于实施例1和实施例2，经过模拟渗碳处理的锻件晶粒度出现3级晶粒，晶粒度评价为7级；
对比例1中Nb含量明显大于实施例1-3，经渗碳处理的试样中出现2级晶粒，且2级晶粒和3级晶粒之和大于15%；4级晶粒占比达26.4，远大于晶粒度稳定性合格要求中的10%；表明行星轮锻件用钢的元素组成会对锻件的晶粒度稳定性有明显的影响，尤其是Nb含量。
实施例4
基于实施例1的行星轮锻造用钢，实施例4的锻造工艺过程同实施例1，区别在于S5：二火加热至1200℃，二火的回炉时间1h。
晶粒度稳定性检测：经950℃保温80h模拟渗碳（无渗碳气氛）后，按照ISO643锻件的晶粒度检测结果如图9-10所示。
实施例5
基于实施例1的行星轮锻造用钢，实施例5的锻造工艺过程同实施例1，区别在于S5：二火加热至1150℃，二火的回炉时间1.5h。
晶粒度稳定性检测：经950℃保温80h模拟渗碳（无渗碳气氛）后，按照ISO643锻件的晶粒度检测结果如图11-12所示。
实施例4和实施例5试样的晶粒度评级均为7级，表明二火的加热温度过高、回炉时间过长均会导致该元素组成锻件中大尺寸晶粒的增加，并且大尺寸晶粒不易在辗环阶段被充分破碎和再结晶。
实施例6
基于实施例1的行星轮锻造用钢，实施例6的锻造工艺过程同实施例1，区别在于正火步骤：锻件装炉后以80℃/h的升温速率升温至680℃，保温2.5h，以80℃/h的升温速率升温至930℃，风冷后即转入回火；
回火，以80℃/h的升温速率炉内温度升温至680℃，保温14h，然后空冷。
晶粒度稳定性检测：经950℃保温80h模拟渗碳（无渗碳气氛）后，按照ISO643锻件的晶粒度检测结果如图13-14所示。
实施例6 的正火步骤无600℃保温4小时，与实施例1相比，实施例6锻件的4级、5级晶粒之和占比明显增加；实施例1中600℃保温段利于促进氮化铝析出并钉扎晶界，抑制后续930℃高温处理时的晶粒长大以及再结晶，利于细化晶粒。
实施例7
基于实施例1的行星轮锻造用钢，实施例7的锻造工艺过程同实施例1，区别在于回火步骤：回火，以80℃/h的升温速率炉内温度升温至680℃，保温11h，然后空冷。
晶粒度稳定性检测：经950℃保温80h模拟渗碳（无渗碳气氛）后，按照ISO643锻件的晶粒度检测结果如图15-16所示。
实施例7中锻件的回火时间缩短为11h，表明回火时间一定程度影响锻件的晶粒度稳定性；回火的主要作用在于释放应力，回火时间过短，则淬火产生的内部应力未充分释放，晶界整理不完全，晶粒长大。
实施例8
实施例8基于实施例1的行星轮锻造用钢，实施例8的锻后热处理工艺过程同实施例1，区别在于镦拔锻造比：
S2：长1309mm的圆坯采用两镦一拔作业，先镦粗至560mm，后拔长至1280mm，然后镦粗至675mm；
第一次镦粗锻造比为2.48；
第一次拔长锻造比为0.44；
第二次镦粗锻造比为1.90。（两次镦粗的镦粗锻造比之和为4.38）
晶粒度稳定性检测：经950℃保温80h模拟渗碳（无渗碳气氛）后，按照ISO643锻件的晶粒度检测结果如图17-18所示。
实施例8中锻件采用两镦一拔，锻件渗碳处理后的3级、4级、5级晶粒占比明显大于实施例1，表明镦粗锻造比之和过小、变形量不足均会导致锻件内部粗大的部分晶粒未被打碎，不利于晶粒细化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (10)
1.一种高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，包括镦拔、冲孔、辗环、正回火和调质步骤；其特征在于，按质量百分比计，行星轮锻件的锻造用钢元素组成为：
C：0.15%～0.21%、Si：≤0.4%、Mn：0.5%～0.9%、Cr：1.5%～1.8%、Mo：0.25%～0.35%、Ni：1.4%～1.7%、P：≤0.015%、S：≤0.010%、Al：0.02%～0.04%、Cu：≤0.3%、Sn：≤0.03%、V：≤0.01%、Nb：≤0.006%、As：≤0.015%、Ti：≤30ppm、Sb：≤50ppm、Ca：≤15ppm、H：≤2ppm、O：≤15 ppm、N：80～150ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，所述锻造用钢中Nb的质量百分比为不大于0.003%。
3.根据权利要求1所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，所述锻造用钢中V的质量百分比为0.001%～0.007%；Cu的质量百分比为0.001%～0.1%；As的质量百分比为0.001%～0.004%。
4.根据权利要求1所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，镦拔、冲孔步骤为第一火次，辗环为第二火次；第一火次和第二火次的锻件温度均为850～1200℃；第二火次的炉温为1130～1160℃，按照冲孔后锻件的有效厚度计，第二火次回炉加热时间不大于0.12h/100mm。
5.根据权利要求1所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，正回火处理包括：正火保温结束的锻件风冷至590～610℃，按照锻件有效厚度1.2～2h/100mm保温，然后空冷至100℃以下；最后再次升温回火。
6.根据权利要求5所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，正火和回火工艺为：
正火：锻件升温至670℃～690℃，按照锻件有效厚度0.7～1.3h/100mm保温；保温结束后锻件升温至920℃～940℃，按照锻件有效厚度3.3～4.1h/100mm保温正火；
回火：空冷后的锻件升温至670℃～690℃，按照锻件有效厚度5.1～6.3h/100mm保温回火，然后空冷。
7.根据权利要求1或4所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，调质工艺过程为：锻件升温至850～870℃，按照锻件有效厚度2.5～3.3h/100mm保温，水淬降温，然后再次升温至660～700℃，按照锻件有效厚度5.5～6.7h/100mm保温，最后空冷。
8.根据权利要求1所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，镦拔步骤包括交替进行的N+1次镦粗和N次拔长；N为2或3；
以镦粗前后的锻件长度比值为单次镦粗锻造比计，N+1次镦粗的镦粗锻造比之和为4.5～5.6。
9.根据权利要求8所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，以拔长前后的锻件长度比值为单次拔长锻造比计，镦拔步骤包括交替进行的三次镦粗和两次拔长；
第一次镦粗锻造比为1.71～1.79；
第一次拔长锻造比为0.56～0.65；
第二次镦粗锻造比为1.76～1.83；
第二次拔长锻造比均为0.54～0.62；
第三次镦粗锻造比为1.75～1.81。
10.根据权利要求8所述的高晶粒度稳定性行星轮锻件的生产方法，其特征在于，以辗环前后的锻件壁厚与长度乘积之比为辗环锻造比，辗环锻造比为1.14～1.3。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106521324A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-22 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种风电中间轴齿轮渗碳用钢及其制备方法 |
| CN107513605A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-12-26 | 江苏大学 | 基于成分控制的35CrNi3MoV钢大型锻件枝晶组织的消除方法 |
| CN111636033A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-09-08 | 张家港海锅新能源装备股份有限公司 | 风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法 |
| CN112522615A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种风电齿轮用CrNiMo圆钢及制备方法 |
| CN112853206A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种改善纯净度、可靠性的风电齿轮用钢及其冶炼方法 |
| CN112916790A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-08 | 伊莱特能源装备股份有限公司 | 一种行星轮锻件用原材料及行星轮加工方法 |
| CN113211022A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-06 | 无锡宝露重工有限公司 | 一种细化18CrNiMo7-6齿轮晶粒度的生产方法 |
| CN113523164A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-22 | 无锡继平锻造有限公司 | 一种船用舵系高强度锻件锻造及热处理工艺 |
| CN114959415A (zh) * | 2022-05-08 | 2022-08-30 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种微合金化风电变速箱齿轮钢的制造方法 |
| CN115029631A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-09 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种高强度、高韧性风电变速箱齿轮用钢及其制造方法 |
| CN115807196A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-03-17 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种高冶金质量高强韧含氮风电齿轮钢及其制造方法和应用 |
| CN116695022A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-09-05 | 本钢板材股份有限公司 | 一种风电用高强韧齿轮圆钢及其制备方法 |
| CN117548607A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-02-13 | 江阴方圆环锻法兰有限公司 | 一种大型风电齿轮箱输入法兰的生产方法 |
-
2024
- 2024-02-28 CN CN202410221330.7A patent/CN117778897B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106521324A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-22 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种风电中间轴齿轮渗碳用钢及其制备方法 |
| CN107513605A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-12-26 | 江苏大学 | 基于成分控制的35CrNi3MoV钢大型锻件枝晶组织的消除方法 |
| CN111636033A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-09-08 | 张家港海锅新能源装备股份有限公司 | 风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法 |
| CN112522615A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种风电齿轮用CrNiMo圆钢及制备方法 |
| CN112853206A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种改善纯净度、可靠性的风电齿轮用钢及其冶炼方法 |
| CN112916790A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-08 | 伊莱特能源装备股份有限公司 | 一种行星轮锻件用原材料及行星轮加工方法 |
| CN113211022A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-06 | 无锡宝露重工有限公司 | 一种细化18CrNiMo7-6齿轮晶粒度的生产方法 |
| CN113523164A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-22 | 无锡继平锻造有限公司 | 一种船用舵系高强度锻件锻造及热处理工艺 |
| CN114959415A (zh) * | 2022-05-08 | 2022-08-30 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种微合金化风电变速箱齿轮钢的制造方法 |
| CN115029631A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-09 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种高强度、高韧性风电变速箱齿轮用钢及其制造方法 |
| CN115807196A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-03-17 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种高冶金质量高强韧含氮风电齿轮钢及其制造方法和应用 |
| CN116695022A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-09-05 | 本钢板材股份有限公司 | 一种风电用高强韧齿轮圆钢及其制备方法 |
| CN117548607A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-02-13 | 江阴方圆环锻法兰有限公司 | 一种大型风电齿轮箱输入法兰的生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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