[发明专利]35CrMo钢大型轴类锻件的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢质轴类锻件的加工方法，具体是指35CrMo钢大型轴类锻件的热处理工艺。

背景技术

大型轴类锻件一般是指重量为5吨以上、锻件直径为200mm以上的锻件，钢锭材质一般为中碳合金钢。由于这类锻件重量大，使用材料多，因此要严格控制零件加工时出现废品，除在锻造过程中要消除钢锭中不可避免地存在的一些疏松、气泡等缺陷之外，还要在锻造完成之后的热处理加热工序中严格控制锻件内部与表层之间的温度差，以防止由于锻件内部存在过大的应力而导致锻件开裂；同时由于零件尺寸较大，散热速度慢，还应设法缩短热处理过程所占用的时间。

在以往的大型轴类锻件的热处理过程中，往往存在如下几种情况：

一是由于机床加工能力不足，锻造成形加工速度较慢，导致需要对锻件进行分段加热和分段成形，即多火次分段锻造成形，最终完成锻造时锻件的大部分区域的温度已经很低，或者即使通过一火次锻造成形，也往往在进行热处理之前，锻件的温度已降至室温。这样在随后进行正火加热时，就必须占用较长的加热时间、消耗较多的能源对锻件分级升温，以防止锻件内部产生过大应力而导致开裂。

二是一火次锻造完成后直接进行正火加热，这时由于锻件表面的最低温度仍高于规定的终锻温度(800℃以上)，心部则存在更高的温度，这时直接进行正火加热，锻件心部就会较长时间处于高温之下，从而容易导致锻件心部晶粒粗大，降低材料力学性能。

三是在热处理空气环境冷却过程中，往往不采用其它方法，只是单纯放在空气中冷却，由于大型轴类锻件的直径和长度尺寸也比较大，所以散热速度慢，从而花费较多的工时。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种既能降低锻件内部应力、防止锻件晶粒粗大，又能减少热处理加热时间的热处理工艺。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

35CrMo钢大型轴类锻件的热处理工艺，包括如下步骤：

(1)降温预处理：大型轴类锻件在800℃终锻温度以上完成一火次锻造成形之后，在空气中将锻件表面温度降至500～600℃；所述大型轴类锻件为重量在5吨以上，直径在200mm以上的锻件；

(2)第一次热处理：将步骤(1)降温预处理后的大型轴类锻件温度升至870～880℃，保温3.8～4小时，将锻件出炉，以2～3米/秒的速度将大型轴类锻件垂直放入水中，待全部浸入水中之后便以3～5米/秒的速度向上提起，在空气中冷却至常温；

(3)加工余量：对第一次热处理后的大型轴类锻件进行初步切削加工，保留单边3～6mm的切削加工余量；

(4)第二次热处理：将切削加工后处于室温的大型轴类锻件温度升至600～620℃，保温0.4～0.6小时，然后加热至830～850℃，保温3.4～3.6小时，出炉，以2～3米/秒的速度将大型轴类锻件垂直放入AQ251溶液中冷却至室温；

(5)第三次热处理：将第二次热处理后的大型轴类锻件温度升至680～690℃，保温5.5～6小时，最后出炉在空气中冷却至室温。

所述一火次锻造成形是指只经过一次锻前加热将标准钢锭锻造成含有粗加工和精加工所需切削余量的轴类锻件。

所述初步切削加工是指将含有切削加工余量的锻件经过粗加工，并留有精加工的切削余量。

所述保留单边3～6mm的切削加工余量是指保留锻件半径比最终零件半径大出3～6mm。

以占材料的重量百分比计，所述35CrMo钢中C含量为0.32～0.4％；Mn为0.40～0.70％；Si含量为0.17～0.37％；P含量＜0.035％；S＜0.035％；Cr含量为0.80～1.1％；Ni含量＜0.03％；Mo含量为0.15～0.25％。也就是说本发明所述的大型轴类锻件的材质为35CrMo钢，除铁以外的化学成分可以参考表1，表1中wt％是指重量百分比。

表1

本发明在降温预处理时，锻件表面的最高温度为600℃；一般而言，在上述加热和保温时间的范围内，随着锻件主体直径的增加，时间均应取较大值；在上述锻件进入或离开水或AQ251溶液速度的范围内，随着锻件主体直径的增加，速度均应取较小值，但随着锻件总长度的增加，速度均应取较大值。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：