[发明专利]消除大型船用曲轴锻件过热组织的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材的热处理方法，具体涉及一种消除大型船用曲轴锻件过热组织的热处理方法。

背景技术

消除过热组织能够通过热处理工艺实现。目前，消除过热组织所运用的传统细化晶粒工艺，以多次常规正火工艺和950℃高温正火工艺(即950℃高温正火加常规正火工艺)为主，但对于不同钢种，其应用效果也有所不同。

就20CrMnMo而言，针对这种钢种产生的过热，就有人提出了不同的解决方案。其理论依据为：由于20CrMnMo中第二相质点的固溶温度比较高，在高温奥氏体化区锻造过程中，由于第二相质点对奥氏体的晶界具有“钉扎”作用，晶粒长大比较缓慢；随着温度的升高，第二相质点集聚长大，总钉扎力减小，晶粒也随之长大。当温度很高时，这些第二相质点开始溶于晶粒内，晶界便失去相应的钉扎力，晶粒也很快长大到该温度所对应的大小，形成粗大的晶粒。当锻造压力较小时，这些粗大的晶粒得不到破碎和细化，在锻后的冷却过程中，由于冷速的不同，形成了稳定的和非稳定过热组织。为了解决过热组织的稳定性，提出了如图1所示的热处理方案，试样为40mm×40mm×40mm。

这种解决20CrMnMo过热组织稳定性的方案，是通过高温固溶，使得第二相质点溶于奥氏体中，通过强冷以得到过饱和固溶体。由于第二相质点来不及析出，使得稳定的过热组织转变成非稳定的过热组织，再通过阶梯式逐步降温、多次正火的方式细化晶粒。

这种热处理方法的工艺性质范畴是属于固溶处理和多次正火工艺的结合，其问题和缺点最主要的在于，当该工艺方法应用于大型铸锻件时，其固溶效果将受到设备因素大打折扣。而且三次正火，次数多、温度高，增加了能源的消耗、延长生产周期，工艺的适用性有所限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种消除大型船用曲轴锻件过热组织的热处理方法，它可以对大型船用曲轴锻件用钢34MnV材料进行消除过热组织、细化晶粒。

为解决上述技术问题，本发明消除大型船用曲轴锻件过热组织的热处理方法的技术解决方案为：

用于对材料为34MnV，重量不小于8吨，且过热的船用曲轴锻件进行热处理，包括以下步骤：

第一步，使冷态工件进入热处理炉，尽速升至300±10℃后保温5小时，再以≤60℃/h的速度升温至720℃，尽速升温至1050±10℃，均热；待均热完毕后保温13～30小时；待保温结束后，将工件从炉中吊出，进行冷却；冷却方式为鼓风冷却。

冷却至工件的温度稳定至周身温度为100～150℃，使工件第二次进炉；

第二步，工件在300±10℃的热处理炉中保温5小时，再以≤60℃/h的速度升温至720℃，尽速升温至880±10℃，均热；待均热完毕后保温13～30小时；然后进行冷却；冷却方式为喷雾冷却和/或鼓风冷却。

冷却至工件的温度稳定至周身温度为100～150℃，使工件第三次进炉；

第三步，在300±10℃的热处理炉中保温5小时，再以≤60℃/h的速度升温至610±10℃，均热；待均热完毕后保温14～33小时；工件出炉空冷至400℃，然后进炉，以≤40℃/h的速度炉冷至≤250℃，出炉。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明能够对大型船用曲轴锻件用钢34MnV材料进行消除过热组织、细化晶粒，并且使原先过热的曲轴锻件的冲击功值大幅提升，可达25～65焦耳。

本发明改变了现有的针对20CrMnMo稳定过热组织问题的解决方法，能够避免曲轴锻件的开裂。本发明填补了在解决大型船用曲轴锻件用钢34MnV材料消除过热组织、细化晶粒热处理方案上的空白。

本发明的热处理方法针对性强，用于挽救存在过热组织的大型船用曲轴锻件，能够对由于存在过热组织而导致无法使用、打算报废的曲轴锻件进行返修性热处理，并且使得返修的成功率大大提高，能够避免因反复热处理返修而引起的不必要的能源浪费，大大节省能源。

本发明能够使冲击性能大幅提升，具有高稳定性，能够避免工时不必要的浪费，实现节能减排、保护生态环境。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有技术20CrMnMo材料的解决稳定过热组织的热处理方法的示意图；

图2是船用曲轴的零件自由端轴颈的结构示意图；

图3是船用曲轴的零件主轴颈的结构示意图；

图4是船用曲轴的零件输出端轴颈的结构示意图；

图5是船用曲轴的零件曲拐的结构示意图；