[发明专利]降低锻件残余应力的热处理方法

说明书

本发明提供了一种降低锻件残余应力的热处理方法，包括将锻件加热至中保温度，保温一段时间；然后将锻件继续加热至AC3+(40～100)℃，保温一段时间；接着将锻件炉冷降温至AC3+(10～60)℃，保温一段时间；最后淬火冷却。本发明增加“将锻件降温至AC3+(10～60)℃，保温一段时间”，改进的部分较少，保证了热处理设备的通用性。降低至AC3+(10～60℃)时，合金元素仍处于回溶和均匀化阶段，对后期的合金成分的均匀化无影响，在冷却方式不改变的前提下，可以减少工件中心和边缘的温度差异，减轻热应力对工件的影响。淬火温度的降低，降低了工件在淬火过程中的截面温差，降低了热应力，从而降低了淬火后，锻件整体的残余应力。

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，尤其是一种降低锻件残余应力的热处理方法。

背景技术

大型锻件存在较大的厚度，在性能热处理即淬火过程中，冷却降温时，表面和心部的温降速率不一致，存在时间差，从而形成不均匀的温度场；而在组织转变过程中，因为表面和心部的冷却速度存在差异，从而造成组织转变不同步，不均匀的温度场和不同步的组织转变，形成了锻件内部的残余应力，一般来说，残余应力是有害的，会造成零件的变形甚至开裂等。

燃机类、汽轮机类或电机类锻件，因工况要求对工件残余应力水平有较高的要求。该类工件由于单重重，体积大，运行工况恶劣，如工件本体残余应力过大，则对设备运行安全形成隐患。因此在制定该类锻件技术条件时，工件本体的残余应力水平也是工件合格的重要标准。残余应力测试时机一般在性能热处理之后，性能测试之前，如残余应力过高，则需要进行消应处理。目前常规的方法为性能热处理之后，增加一次去应力处理，这种方式周期长、能耗高，环保性差。

申请号为201310562501.4的发明申请公开了一种核电用厚锻件的热处理方法，针对SA-508Gr.3材质的锻件，先将锻件加热至880℃-920℃，再将锻件冷却至788℃-820℃，保温后淬火。可降低淬火温度，从而减小锻件内外温差。公知的，热处理时需要将锻件加热至AC3温度以上，使得锻件完成奥氏体的转变，并且在高于AC3的温度下保温，合金元素可维持回溶和均匀化，使得锻件成分均匀。但由于SA-508Gr.3材质的AC3温度为820℃，当锻件温度降低至788℃-820℃时，由于该温度低于AC3温度(820℃)，合金元素难以维持回溶和均匀化，淬火后可能出现锻件成分不够均匀，从而影响性能。此外，采用空冷的方式将锻件从880℃-920℃降温至788℃-820℃，一是操作麻烦，需要将锻件从炉中取出来冷却，然后保温时又需要重新放入炉中，增加了锻件取放次数，厚大锻件重量大，取放消耗较长的时间，影响效率，且难以精确控制温度；二是空冷的冷却速度较快，对于厚大锻件来说，表面温度快速降低，中心温度降低较慢，容易产生热应力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低锻件残余应力的热处理方法，在对锻件进行性能热处理的过程中减小残余应力，性能热处理后不需要再进行去应力处理，可减少工序，提高生产效率，且保证锻件成分的均匀性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：降低锻件残余应力的热处理方法，包括

将锻件加热至中保温度，保温一段时间；然后将锻件继续加热至AC3+(40～100)℃，保温一段时间；接着将锻件炉冷降温至AC3+(10～60)℃，保温一段时间；再利用淬火介质进行淬火冷却。

进一步地，以40～80℃/h的升温速度将锻件加热至中保温度，保温一段时间；然后以40～80℃/h的升温速度将锻件加热至AC3+(40～100)℃，保温一段时间；再以小于或者等于60℃/h的降温速度将锻件降温至AC3+(10～60)℃，保温一段时间；再利用淬火介质进行淬火冷却。

进一步地，锻件公称厚度与锻件在中保温度的保温时间的比值小于或等于50mm/min。

进一步地，锻件公称厚度与锻件在AC3+(40～100)℃的保温时间的比值小于或等于10mm/min。