[发明专利]一种循环气压缩机叶轮的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地说是一种循环气压缩机叶轮的热处理工艺。

背景技术

循环气压缩机叶轮用于高温、腐蚀、粉尘磨损的介质中，要求叶轮材料具有高温强度，耐蚀、耐磨特性。所以选用Ni基高温合金GH4169，叶轮流道表面硬化。为达到这一工艺目的，基体材料进行固溶化、分级时效处理，流道渗硼处理。但渗层薄且易脱落。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环气压缩机叶轮的热处理工艺。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种循环气压缩机叶轮的热处理工艺：

1）叶轮毛坯预先固溶化处理：将叶轮毛坯置于加热到500±10℃的燃气炉内，再以100±10℃/h的升温速度加热升温至1040±10℃，待升温后保温3.5-4.0小时，出炉水冷降温并检测硬度HB≤262，待用；

2）叶轮渗硼处理前清理：将上述预固溶化处理后叶轮毛坯按常规方式电加工后，再抛光处理至粗超度在Ra3.2以下，而后用酒精清洗后干燥，待用；

3）渗硼处理：将清洗后叶轮埋入渗硼剂中后置于密闭容器中，将密闭容器装入预热至500±10℃的电炉中，以100±10℃/h的加热速度加热至960±10℃，保温17-18h，进而使渗硼剂中硼元素的扩散渗入基体表面形成渗硼层，随后炉冷至600±10℃，将密闭容器出炉空冷，冷却至100℃以下，再打开容器冷却至室温，待用；

4）叶轮固溶处理：上述渗硼处理后叶轮于真空炉中,在真空状态下以1.5℃/分钟的升温速率加热升温到980±5℃,保温3-3.5小时,气冷，其中气冷的气压力2I bs；

5）叶轮分级时效处理，将上述固溶处理处理后叶轮再于真空炉中真空状态下加热到720±5℃保温8-9小时，而后真空炉中随炉冷却至620±5℃，保温8-9小时，淬火区风冷进行时效处理。

渗硼剂由供硼剂、活化剂和填充剂组成；其中，供硼剂为无定型硼粉;活化剂为氟铝酸钠和氧化铈；填充剂为碳化硅。所述渗硼剂按质量百分比计，5-6％的95％（质量）无定形硼粉（分子式B）、5-6％氟铝酸钠（分子式Na₃SiF，Na₃AlF₆）、2-3％氧化铈（分子式Ce₂O₃）和88-85％碳化硅（分子式SiC）。

所述密闭容器，由筒体与盖板组成，所述筒体上端面设有密封槽，盖板上设有双密封圈，密封槽与密封圈相互契合使筒体与盖板有效密封。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明制造的Ni基高温合金叶轮可应用于循环气压缩机高温、腐蚀、磨损介质环境。

2.本发明的处理工艺可保证流道硬化效果，渗硼层硬度高达Hv1200以上、硬化层深0.1mm以上、渗层均匀牢固。

3.采用本发明处理工艺可保证叶轮热处理后变形量可控制在低于0.6mm以下范围。

4.本发明通过专用热处理工艺技术和工序安排，热处理粗加工余量预留，渗硼技术，工装设计，热处理变形量控制等，实现循环气压缩机叶轮热处理制造。

附图说明

图1为本发明实施例提供的毛坯热处理的固溶处理工艺曲线图。

图2为本发明实施例提供的叶轮渗硼工艺曲线图。

图3为本发明实施例提供的渗硼处理的专用装置示意图。

图4为本发明实施例提供的叶轮固溶处理及分级时效曲线图。

图5为本发明实施例提供的经渗硼处理后叶轮的渗硼层硬度及深度检验图。

图6为本发明实施例提供的处理后叶轮渗硼流道效果图。

具体实施方式

下面结合图片对本实用新型作进一步详述。

本发明循环气压缩机叶轮热处理工艺技术，包括叶轮热处理工艺、流道硬化工艺、热处理前后工序安排、热处理变形量控制、工装设计。

实施例1

循环气压缩机高温合金GH4169叶轮的热处理制造工艺，具体为：

1）毛坯预先固溶化处理：高温合金GH4169叶轮毛坯加工后，毛坯装入加热到500℃的燃气炉内，再以100℃/h的升温速度加热升温至1040℃，保温3.5小时，出炉后用常温的清水冷却，并检查硬度HB≤262时切取叶轮试验材料，加工一件15mm*15mm*50mm的渗硼试样,剩余试验材料保留待用（参见图1）。