[发明专利]一种涡轮轴热处理方法

说明书

本发明涉及热处理技术领域，尤其是一种涡轮轴热处理方法；包括以下步骤：1）选取钢材，对钢材进行初步锻造、改锻、拔长和镦头加工成形处理，得到符合要求的涡轮轴；2）对其进行球化退火处理；3）水清洗后，依次进行固溶时效处理、第一次空冷和第二次空冷；4）对步骤3）中处理后的涡轮轴进行机械粗加工；5）去应力退火；6）机械精加工；本发明中的涡轮轴的热处理工艺，疲劳强度、耐磨性以及抗拉强度增强，使用寿命显著延长；本发明中去应力退火的温度为Ac1以下20‑30℃，部分或完全去除内部的应力，减小形变和开裂倾向，从而显著提高涡轮轴的抗拉强度、接触疲劳强度以及弹性极限，具有较高的耐磨性、冲击韧性和必要的抗化学腐蚀性等。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，尤其是一种涡轮轴热处理方法。

背景技术

涡轮轴是动力机械中的主要零件之一，其主要功能是传递运动和动力。涡轮轴运转是，内外套圈与滚动体之间呈点接触或线接触，受到周期性的载荷作用，由于接触面积小，在接触面上承受极大的压应力和交变载荷，接触应力可达2000-5000MPa，应力交变次数可达每分钟数万次甚至更高，从而容易造成涡轮轴的接触疲劳破换。涡轮轴在工作中，滚动体和套圈及保持器之间还会有相对滑动，产生相互摩擦，同时产生高温高压，大气和润滑剂对轴承还有一定的腐蚀作用，某些情况下涡轮轴还会受到冲击负荷的作用。因此，涡轮轴需要具有良好的尺寸稳定性或组织稳定性，具有较高的抗拉强度、接触疲劳强度及弹性极限，具有较高的耐磨性、冲击韧性和必要的抗化学腐蚀性等要求。

现有的涡轮轴一般采用淬火+高温回火的热处理方法，淬火的主要目的是提高强度、硬度和耐磨性，结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度和塑性、韧性的配合，现有的淬火+高温回火的热处理工艺还有待进一步改善，从而进一步提高涡轮轴的锻造质量，提高涡轮轴的抗拉强度以及弹性极限，提高其耐摩擦性和抗冲击韧性。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种涡轮轴的热处理方法，采用该热处理方法锻造的涡轮轴，具有优异的组织稳定性，具有较高的抗拉强度、接触疲劳强度以及弹性极限，具有较高的耐磨性、冲击韧性和必要的抗化学腐蚀性等。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种涡轮轴热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：

1）选取0Cr18Ni12Mo2型号的钢材，对钢材进行初步锻造、改锻、拔长和镦头加工成形处理，得到符合要求的涡轮轴；

2）对其进行球化退火处理；

3）水清洗后，依次进行固溶时效处理、第一次空冷和第二次空冷；

4）对步骤3）中处理后的涡轮轴进行机械粗加工；

5）去应力退火；

6）机械精加工。

进一步的，所述球化球化退火处理具体包括以下步骤：将钢材加热到Ac1以上20～30℃，保温10-15min，然后随炉缓慢冷却，冷到450℃出炉空冷。

进一步的，所述固溶时效处理的工艺包括将锻件加热到1040-1060℃，转速为转速为400-500r/min。

进一步的，所述第一次空冷为时效770℃空冷3.5小时。

进一步的，所述第二次空冷为时效712℃空冷24小时。

进一步的，所述去应力退火的温度为Ac1以下20-30℃。

进一步的，所述涡轮轴的直径为20-36mm。

进一步的，所述步骤3）中的清洗为超声波清洗。

进一步的，所述步骤3）中固溶时效处理中的渗碳工艺为将步骤2）中处理后得到的锻件转入硝酸盐盐槽中迅速降温至220℃～280℃后保温1.8～3.2h进行等温淬火热处理。