CN111636033A - 风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法 - Google Patents

风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电装备齿轮用18CrNiMo7‑6锻件的生产方法，其步骤如下：下料→锻造→正火→回火→粗车→UT探伤→精车加工；下料：取18CrNiMo7‑6号钢作为原材料钢锭；锻造：三次镦拔后形成锻件，三次镦拔的锻造比总和大于7:1，始锻温度为1220℃，终锻温度为850℃；正火：将锻件加热至710±5℃保温2～2.5小时，然后再以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至950±5℃保温6～6.5小时，然后空冷至300℃以下；回火：以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至680℃，并保持10～12h，然后空冷至室温；粗车；UT探伤；精车至符合尺寸要求的风电装备齿轮。

Description

风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法
技术领域
本发明涉及风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法。
背景技术
随着风电行业、减速器行业、高铁行业的迅猛发展，为确保风电齿轮产品的高效性、安全性运行，以具有高抗弯强度、接触疲劳强度、高硬度和耐磨性能的18CrNiMo7-6材料作为齿轮或齿轮轴关键件的主导应用材料。但是18CrNiMo7-6材料存在以下缺陷：18CrNiMo7-6为贝氏体钢，根据其CCT曲线，F+P转变温度范围窄，且转变时间长，而采用等温正火工艺获得的组织是B或B+F+P混合组织，而且18CrNiMo7-6还属于白点敏感钢种，在传统的锻造工艺下会使钢的机械性能大大下降，造成工件开裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能快速获得F+P组织、又能达到去白点效果的风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其步骤如下：下料→锻造→正火→回火→粗车→UT探伤→精车加工；
1)下料：取18CrNiMo7-6号钢作为原材料钢锭，其化学成分要求如下：C:0.15～0.21％，Si:0.17～0.35％，Mn:0.50～0.90％，P:≤0.020％，S:≤0.015％，Cr:1.50～1.80％，Ni:1.40～1.70％，Mo:0.25～0.35％，Cu:≤0.20％，Al:0.02～0.05％，Nb:≤0.05％，V:≤0.15％，Ti:≤0.01％，N:0.007～0.018％，Ca:≤10ppm，Sn:≤100ppm，Pb:≤100ppm，Bi:≤100ppm，Sb:≤30ppm，As:≤150ppm，H:≤1.8ppm，O:≤18ppm，Al/N:3/5，As+Sn+Pb+Sb+Bi:≤0.035％，余量为Fe；
2)锻造：将钢锭预热后置入锻造炉内，然后将钢锭加热至1210±10℃，并保温8～10h，然后进行三次镦拔，三次镦拔的锻造比总和大于7:1，始锻温度为1220℃，终锻温度为850℃，钢锭经过三次镦拔后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
3)正火：将锻件放置到加热炉内，以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至710±5℃保温2～2.5小时，然后再以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至950±5℃保温6～6.5小时，然后空冷至300℃以下；
4)回火：将正火完成的锻件重新放入到加热炉中，以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至680℃，并保持10～12h，然后空冷至室温；
5)对热处理后的锻件进行粗车；
6)对粗车后的锻件进行UT探伤；
7)将锻件精车至符合尺寸要求的风电装备齿轮。
进一步的，前述的风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其中，步骤1)中的钢锭下料时采用电炉+钢包精炼+真空精炼的冶炼方法，在冶炼过程中用保护浇注法保护裸露于空气中的钢液。
进一步的，前述的风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其中，步骤3)和步骤4)中锻件在正火与回火时进入加热炉中时，加热炉内温度均控制在25～50℃。
进一步的，前述的风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其中，其特征在于：UT探伤按照EN10228-3标准执行，质量等级不低于4级。
18CrNiMo7-6中的H:≤1.8ppm，H元素含量较低，在锻造过程中不容易出现白点；18CrNiMo7-6中的Mo和Cr能够提高淬透性，Mo又是防止第二类回火脆性的元素，对提高高温回火后的冲击轫性有很大的帮助，提高强度和回火稳定性,调配C、Mn、Cr、Mo的成分含量的比例，可进一步强化材料的淬透性，为获得更好的综合机械性能奠定基础；而强碳化物形成元素如V、Ti、Nb能够强烈地阻止奥氏体晶粒长大，起细化晶粒的作用。通过上述步骤中的正火+回火的热处理工艺不仅能够快速获得F+P组织，还能进一步达到去白点效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的技术方案作进一步说明。
风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其步骤如下：下料→锻造→正火→回火→粗车→UT探伤→精车加工；
1)下料：取18CrNiMo7-6号钢作为原材料钢锭，其化学成分要求如下：C:0.15～0.21％，Si:0.17～0.35％，Mn:0.50～0.90％，P:≤0.020％，S:≤0.015％，Cr:1.50～1.80％，Ni:1.40～1.70％，Mo:0.25～0.35％，Cu:≤0.20％，Al:0.02～0.05％，Nb:≤0.05％，V:≤0.15％，Ti:≤0.01％，N:0.007～0.018％，Ca:≤10ppm，Sn:≤100ppm，Pb:≤100ppm，Bi:≤100ppm，Sb:≤30ppm，As:≤150ppm，H:≤1.8ppm，O:≤18ppm，Al/N:3/5，As+Sn+Pb+Sb+Bi:≤0.035％，余量为Fe；钢锭下料时采用电炉+钢包精炼+真空精炼的冶炼方法，在冶炼过程中用保护浇注法保护裸露于空气中的钢液；
2)锻造：将钢锭预热后置入锻造炉内，然后将钢锭加热至1210±10℃，并保温8～10h，然后进行三次镦拔，三次镦拔的锻造比总和大于7:1，这样可确保锻造后结构紧密，而且能打碎粗大的奥氏体晶粒，夹杂物弥散分布，消除带状组织，减轻各向异性，同时有效的消除坯料中的原始缺陷；始锻温度为1220℃，始锻温度过高容易使原料过热，甚至过烧；终锻温度为850℃，终锻温度过低会在锻造过程中容易使锻件出现开裂，终锻温度过高会在锻造过程中出现粗大晶粒；钢锭经过三次镦拔后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
3)正火：将锻件放置到加热炉内，加热炉内的温度控制在25～50℃，然后以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至710±5℃保温2～2.5小时，然后再以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至950±5℃保温6～6.5小时，然后空冷至300℃以下；
4)回火：将正火完成的锻件重新放入到加热炉中，加热炉内的温度控制在25～50℃，然后以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至680℃，并保持10～12h，然后空冷至室温，回火后的组织为均匀的F+P组织，使钢的韧性提高，在不明显降低强度的情况下改善塑形，显著提高了材料的综合机械性能；
5)对热处理后的锻件进行粗车；
6)对粗车后的锻件进行UT探伤，UT探伤按照EN10228-3标准执行，质量等级不低于4级；
7)将锻件精车至符合尺寸要求的风电装备齿轮。
以本发明所述生产方法制造出来的船用柴油机活塞杆的部分技术指标如下表：
Figure BDA0002552613800000031
Figure BDA0002552613800000041

Claims (4)

1.风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其特征在于：其步骤如下：下料→锻造→正火→回火→粗车→UT探伤→精车加工；
1)下料：取18CrNiMo7-6号钢作为原材料钢锭，其化学成分要求如下：C:0.15～0.21％，Si:0.17～0.35％，Mn:0.50～0.90％，P:≤0.020％，S:≤0.015％，Cr:1.50～1.80％，Ni:1.40～1.70％，Mo:0.25～0.35％，Cu:≤0.20％，Al:0.02～0.05％，Nb:≤0.05％，V:≤0.15％，Ti:≤0.01％，N:0.007～0.018％，Ca:≤10ppm，Sn:≤100ppm，Pb:≤100ppm，Bi:≤100ppm，Sb:≤30ppm，As:≤150ppm，H:≤1.8ppm，O:≤18ppm，Al/N:3/5，As+Sn+Pb+Sb+Bi:≤0.035％，余量为Fe；
2)锻造：将钢锭预热后置入锻造炉内，然后将钢锭加热至1210±10℃，并保温8～10h，然后进行三次镦拔，三次镦拔的锻造比总和大于7:1，始锻温度为1220℃，终锻温度为850℃，钢锭经过三次镦拔后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
3)正火：将锻件放置到加热炉内，以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至710±5℃保温2～2.5小时，然后再以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至950±5℃保温6～6.5小时，然后空冷至300℃以下；
4)回火：将正火完成的锻件重新放入到加热炉中，以≤150℃/h的加热速率将锻件加热至680℃，并保持10～12h，然后空冷至室温；
5)对热处理后的锻件进行粗车；
6)对粗车后的锻件进行UT探伤；
7)将锻件精车至符合尺寸要求的风电装备齿轮。
2.根据权利要求1所述的风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其特征在于：步骤1)中的钢锭下料时采用电炉+钢包精炼+真空精炼的冶炼方法，在冶炼过程中用保护浇注法保护裸露于空气中的钢液。
3.根据权利要求1所述的风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其特征在于：步骤3)和步骤4)中锻件在正火与回火时进入加热炉中时，加热炉内温度均控制在25～50℃。
4.根据权利要求1或2或3所述的风电装备齿轮用18CrNiMo7-6锻件的生产方法，其特征在于：UT探伤按照EN10228-3标准执行，质量等级不低于4级。
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