[发明专利]一种42CrMo4NIC高性能钢及其环锻件的制备方法

说明书

本发明公开了一种42CrMo4NIC高性能钢及其环锻件的制备方法，42CrNiMoNIC化学成分的钢材的重要组份的控制范围如下：C 0.44‑0.48％；Mn 0.80‑0.90％；Cr 1.05‑1.20％；Si 0.25％‑0.35％；Mo 0.25‑0.30％；Ni 0.47‑0.52％；有害元素控制如下：P≤0.015％；S≤0.005％；O≤20ppm；H≤2ppm；并采取了优化的锻造/辗环、热处理工艺。相比于采用GB/T 3077标准42CrMo或者ISO/EN 683标准42CrMo4钢材牌号，经标准锻造/辗环、热处理工艺，本发明所制备的环形锻件性能更适合于大吨位、大截面的轴承圈，从而保障大兆瓦级风电轴承长期服役的需求。采用本发明方法制备的轴承用环形锻件，按ISO/EN 683标准测试，主要的技术指标性能：抗拉强度不低于900MP；屈服强度不低于700MPa；冲击韧性不低于35J；整体晶粒度不低于6级；可以在零下40度环境中长期使用服役。

技术领域

本发明涉及一种42CrMo4NIC高性能钢及其环锻件的制备方法。

背景技术

风力发电设备的轴承用环形锻件主要是采用GB/T 3077标准42CrMo钢材牌号或者ISO/EN 683标准42CrMo4钢材牌号，经过镦压制坯、辗环工艺成型，并经过调质处理得到适当的机械性能强度水平。随着大兆瓦级风机设备的发展，用于风机轴承的环形锻件尺寸和重量越来越大，轴承使用和服役的条件也越来越苛刻。采用原标准的材料牌号钢材，以及按此工艺制造的环形锻件性能难以稳定满足要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中用于风机轴承的环形锻件尺寸和重量越来越大，采用原标准的材料牌号钢材和常规工艺制造的环形锻件性能难以稳定满足长期服役的需求的缺陷，提供一种42CrMo4NIC高性能钢及其环锻件的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种42CrMo4NIC高性能钢及其环锻件的制备方法，42CrNiMoNIC化学成分的钢材的重要组份的控制范围如下：C 0.44-0.48％；Mn 0.80-0.90％；Cr1.05-1.20％；Si0.25％-0.35％；Mo 0.25-0.30％；Ni 0.47-0.52％；

有害元素控制如下：P≤0.015％；S≤0.005％；O≤20ppm；H≤2ppm；

采用42CrNiMoNIC化学成分的钢材，再经过锯切下料、坯料加热、镦压和中心冲孔制坯，然后经过辗环工艺成型得到环件的粗坯尺寸。粗坯尺寸的设计考虑足够的后续加工余量，以便消除前述工序过程中可能造成的表面不良状况，同时也考虑后续热处理工序过程中环件的正常尺寸收缩系数；

采用42CrNiMoNIC化学成分的钢材，经过标准锻造/辗环、热处理工艺得到环锻件。

进一步的，热处理工艺采用先正火处理，后调质处理的工艺，正火处理温度为860-920度。

进一步的，调质处理采用水冷淬火，根据强度性能等级要求的不同，选择580-670度范围内进行高温回火处理，从而得到细化的环形锻件显微组织、以及合适的强韧性指标。

本发明所达到的有益效果是：本发明提出了一种新化学成分的钢材42CrMo4NIC，并采取了优化的锻造/辗环、热处理工艺。相比于采用GB/T 3077标准42CrMo或者ISO/EN683标准42CrMo4钢材牌号，经标准锻造/辗环、热处理工艺，本发明所制备的环形锻件性能更适合于大吨位、大截面的轴承圈，从而保障大兆瓦级风电轴承长期服役的需求。

采用本发明方法制备的轴承用环形锻件，按ISO/EN 683标准测试，主要的技术指标性能：抗拉强度不低于900MP；屈服强度不低于700MPa；冲击韧性不低于35J；整体晶粒度不低于6级；可以在零下40度环境中长期使用服役。

具体实施方式