[发明专利]一种飞轮转子的材料和飞轮转子的调质热处理工艺

说明书

本发明提供一种飞轮转子的材料和飞轮转子的调质热处理工艺，以飞轮转子的总质量为基准计，飞轮转子的材料包括以下成分及质量百分比：C：0.38％‑0.40％，Si：0.15％‑0.30，Mn：0.70％‑0.80％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.80％‑0.90％，Ni：1.75％‑2.00％，Mo：0.23％‑0.30％，V：0.015％‑0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。使用上述材料构成的飞轮转子经过调质热处理工艺后，有效改善了现有技术中，采用油淬的方式，导致飞轮转子的心部性能较差；或者采用水淬的方式，导致飞轮转子淬火开裂风险较高，无法满足工程应用要求的问题。

技术领域

本发明涉及锻件热处理技术领域，具体涉及一种飞轮转子的材料和飞轮转子的调质热处理工艺。

背景技术

飞轮储能是一种物理储能技术，通过真空磁悬浮条件下高速旋转的飞轮转子来储存能量。当飞轮处于充电状态时，为电动机工作模式，其转速每分钟可达几万转，通过将电能转换为动能，储存能量；当飞轮处于放电状态时，为发电机工作模式，转速下降，通过将动能转化为电能，向负载释放电能。而飞轮转子是飞轮储能系统的关键部件，在工作过程中要承受很高的转速(转速可达到20000到50000rpm)，考虑到开机、停机以及其他原因造成的瞬间冲击震动和扭应力很大，因此要求锻件整个截面晶粒细小、均匀，且具有较好的心部性能。

热处理工艺是保证飞轮转子性能的关键因素，也是各研究单位的保密技术。热处理的目的是改善金属材料的铸造、锻造以及机加工后的金相组织与应力状态，并通过最终热处理工艺得到所需高强度的使用性能。但目前的淬火方式通常是通过油淬或水淬的方式将飞轮转子进行冷却，这导致飞轮转子心部性能较差或淬火风险较高，无法应用到实际工程实践中。因此，需要提供一种飞轮转子的材料和飞轮转子的调质热处理工艺。

发明内容

针对现有技术中的不足与缺陷，本发明提供一种飞轮转子的材料和飞轮转子的调质热处理工艺，以改善现有技术中使用油淬或水淬的方式冷却飞轮转子，导致其心部性能较差或淬火风险较高的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提一种飞轮转子的材料，以飞轮转子的总质量为基准计，飞轮转子的材料包括以下成分及质量百分比：C：0.38％-0.40％，Si：0.15％-0.30，Mn：0.70％-0.80％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.80％-0.90％，Ni：1.75％-2.00％，Mo：0.23％-0.30％，V：0.015％-0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。

在本发明一实施例中，还提供一种飞轮转子的调质热处理工艺，所述飞轮转子使用上述的飞轮转子的材料制造，所述飞轮转子的调质热处理工艺包括以下过程：

S1、将锻造成型并经过粗加工后的飞轮转子装炉，升温至650～690℃进行第一次保温处理；

S2、升温至845～875℃进行第二次保温处理；

S3、将第二次保温处理后的飞轮转子进行PVP淬火；

S4、将淬火后的飞轮转子装炉，升温至540～610℃，进行保温处理，保温结束后，炉冷至小于或等于400℃时出炉。

在本发明一实施例中，在步骤S1中，所述保温温度为670℃。

在本发明一实施例中，在步骤S1中，所述第一次保温处理的过程中，每100mm直径保温0.3～0.8h。

在本发明一实施例中，步骤S1中，所述飞轮转子装炉时，炉温小于或等于400℃。

在本发明一实施例中，步骤S1中，每小时升温小于等于70℃。

在本发明一实施例中，在步骤S2中，所述第二次保温处理的过程中，每100mm直径保温1.0～1.5h。

在本发明一实施例中，在步骤S2中，每小时升温小于等于100℃。