一種提高工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件28CrMoNiV鋼強(qiáng)度的熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)汽輪機(jī)鋼鍛件產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及強(qiáng)度要求較高的一種 熱處理工藝，具體涉及一種提高工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件28CrM〇NiV鋼強(qiáng)度的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工作時轉(zhuǎn)速高、受力條件復(fù)雜，同時工作環(huán)境惡劣，對轉(zhuǎn)子鍛件質(zhì) 量要求高，需要較好強(qiáng)韌性配合。若轉(zhuǎn)子鍛件強(qiáng)度不夠而韌性有余，則工業(yè)汽輪機(jī)組效率較 低，不利于市場競爭。為適應(yīng)市場競爭，實(shí)現(xiàn)降本增效，提高機(jī)組效率，針對進(jìn)汽溫度較低 的機(jī)組(小于450°C )，在保證其韌性的條件下，提高其強(qiáng)度。對28CrM〇NiV鋼鍛件產(chǎn)品按常 規(guī)工藝熱處理后，韌性可以保證，但強(qiáng)度不夠，無法滿足使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種在保證鋼鍛件韌性的同時， 有效提高其強(qiáng)度，提高工業(yè)汽輪機(jī)組效率的，提高工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件28CrM 〇NiV鋼強(qiáng)度 的熱處理方法。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的一種提高工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件28CrM〇NiV鋼 強(qiáng)度的熱處理工藝，其制備工藝如下： ①預(yù)備熱處理：采用正火+回火的形式。正火加熱采用分段階梯加熱方式，在預(yù)熱溫 度為250~320°C條件下預(yù)熱IOh,第一段從溫度為250~320°C以不超過60°C /h加熱到 溫度為700~750°C，到溫后保溫3小時，第二段迅速加熱到900~920°C，保溫時間采用 2h/100mm，出爐空冷至320~380°C;轉(zhuǎn)入爐內(nèi)進(jìn)行回火，在溫度為280~320°C，保溫14小 時，然后以不超過45°C /h加熱至640~660°C，保溫時間采用3h/100mm，隨后爐冷至150°C 出爐空冷至室溫。
[0005] ②調(diào)質(zhì)熱處理：淬火加熱，預(yù)熱至250°C保溫2小時，第一段以不超過50°C/h加熱 到溫度為720°C，到溫后保溫2小時，第二段以不超過60°C /h加熱到溫度為940~950°C， 保溫時間采用2h/100mm，使鍛件完成奧氏體轉(zhuǎn)變。淬火冷卻，先在空氣中預(yù)冷2~3min，然 后放入10~25°C的水中冷卻7~12min，在冷卻前5分鐘內(nèi)讓工件在水中上下來回運(yùn)動， 并不斷的注入清水同時攪拌，使淬火過程中水的溫升控制在l〇°C以內(nèi)，在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)換 為油冷，初始油溫為10~25°C，油冷80~150min，再在660~670°C條件下進(jìn)行高溫回火， 保溫時間采用4h/100mm。進(jìn)入馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)后，由水冷變?yōu)橛屠?，因?yàn)橛捅人睦鋮s速度慢 很多，可有效的減緩組織轉(zhuǎn)變速度，使得應(yīng)力減小，再通過馬氏體和殘余奧氏體的分解，以 及滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶，可獲得細(xì)小均勻的回火索氏體組織，回火隨爐以不 超過25°C /h冷卻至200°C，出爐空冷至室溫。
[0006] 所述的28CrMoNiV鋼化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C :0. 25~0. 30%，Si :彡0. 30%， Mn :0.30 ~0.80%，P :彡 0.012%，S :彡 0.012%，Cr :1. 10 ~1.40%，Ni :0.50 ~0.75%，Mo: 0· 80 ~I. 00%，VO. 25 ~0· 35%，Cu :彡 0· 20 %，Al :彡 0· 01%，其余為 Fe。
[0007] 所述的28CrMoNiV鋼為軸身直徑D小于700mm的鍛件。
[0008] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果： ①本發(fā)明預(yù)備熱處理工藝采用正火+回火的形式，用以細(xì)化晶粒和改善材料內(nèi)部組 織，降低殘余應(yīng)力，調(diào)質(zhì)熱處理打下良好的基礎(chǔ)。
[0009] ②本發(fā)明熱處理工藝正火和淬火的加熱都采用階梯加熱的方式，避免加熱過快。 升溫時若加熱速度過快，會導(dǎo)致淬火后殘余應(yīng)力疊加，可能帶來鍛件缺陷擴(kuò)展甚至開裂等 問題。
[0010] ③本發(fā)明淬火冷卻時采用水淬油冷的冷卻方式，提高工件在高溫階段的冷卻速 度，同時降低馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻速度，并在水冷初始階段讓工件在水中上下來回運(yùn)動，充 分保證了工件的淬火效果，同時減少了組織應(yīng)力及熱應(yīng)力。
[0011] ④本發(fā)明調(diào)質(zhì)熱處理時適當(dāng)?shù)慕档土嘶鼗饻囟?，在保證沖擊韌性的同時提高了 鍛件的強(qiáng)度。
[0012] ⑤本發(fā)明的熱處理工藝，能有效減少鍛件的殘余應(yīng)力。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件示意圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件熱處理工藝圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍并 不局限于【具體實(shí)施方式】中所描述的范圍。
[0016] 實(shí)施例1 :如圖1所示，本實(shí)施例描述的提高工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件28CrMoNiV鋼強(qiáng) 度的熱處理方法，選用軸身直徑為400mm，化學(xué)成分為C :0.25~0.30%，Si:彡0.30%，Mn: 0.30 ~0.80%，P :彡 0.012%，S :彡 0.012%，Cr :L 10 ~L 40%，Ni :0.50 ~0.75%，Mo: 0.80~1.00%，￥0.25~0.35%，〇1:彡0.20%41:彡0.01%，其余為卩6;鋼種為28〇]?〇附￥ 的鍛件。熱處理工藝采用正火+回火+調(diào)質(zhì)方式進(jìn)行，如圖2所示，先進(jìn)行正火，在預(yù)熱溫度 為250~320°C條件下預(yù)熱IOh,正火加熱采用分段階梯加熱方式，第一段從溫度為250~ 320°C以不超過60°C /h加熱到溫度為700~750°C，到溫后保溫3小時，第二段迅速加熱到 900~920°C，保溫時間為8h，出爐空冷至320~380°C;轉(zhuǎn)入爐內(nèi)進(jìn)行回火，在溫度為280~ 320°C下，保溫10小時，然后以不超過45°C /h加熱至640~660°C，保溫時間為12h，隨 后爐冷至150°C出爐空冷至室溫。預(yù)備熱處理后采用調(diào)質(zhì)處理工藝，預(yù)熱至250°C保溫2小 時，淬加熱也采用分段階梯加熱方式，第一段以不超過50°C /h加熱到溫度為720°C，到溫后 保溫2小時，第二段以不超過60°C /h加熱到溫度為940~950°C，保溫時間為8h，使鍛件完 成奧氏體轉(zhuǎn)變。淬火冷卻，先在空氣中預(yù)冷2~3min，然后放入10~25°C的水中冷卻約 8min，在冷卻前5分鐘內(nèi)讓工件在水中上下來回運(yùn)動，并不斷的注入清水同時攪拌，使淬火 過程中水的溫升控制在l〇°C以內(nèi)，在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)換為油冷，初始油溫為10~25°C，油冷 約90min，再在660~670°C條件下進(jìn)行高溫回火，保溫時間為16h。進(jìn)入馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)后， 由水冷變?yōu)橛屠?，因?yàn)橛捅人睦鋮s速度慢很多，可有效的減緩組織轉(zhuǎn)變速度，使得應(yīng)力減 小，再通過馬氏體和殘余奧氏體的分解，以及滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶，可獲得 細(xì)小均勻的回火索氏體組織，回火隨爐以不超過25°C/h冷卻至200°C，出爐空冷至室溫。力 學(xué)性能滿足使用的韌性指標(biāo)和高強(qiáng)度的要求。
[0017] 實(shí)施例2 :本實(shí)施例描述的提高工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件28CrM〇NiV鋼強(qiáng)度的熱處理 方法，選用軸身直徑為500_，化學(xué)成分為C :0. 25~0. 30%，Si :彡0. 30%，Mn :0. 30~ 0.80%，P :彡 0.012%，S :彡 0.012%，Cr :1. 10 ~1.40%，Ni :0.50 ~0.75%，Mo :0.80 ~ L 00%，V0. 25 ~0· 35%，Cu :< 0· 20 %，Al :< 0· 01%，其余為 Fe ;鋼種為 28CrMoNiV 的鍛 件。熱處理工藝采用正火+回火+調(diào)質(zhì)方式進(jìn)行，如圖2所示，先進(jìn)行正火，在預(yù)熱溫度為 250~320°C條件下預(yù)熱IOh,正火加熱采用分段階梯加熱