大型锻件在生活中的应用是极其广泛的,为了满足大型锻件的工作需求,大型锻件常采用中频加热电源进行热处理,但是,在大型锻件生产加工中,有时出现工件中存在某些缺陷,但不是致命性的断裂、崩碎或严重裂纹。由于大型锻件多采用离谷金钢制造,材料成本高,加之工件多工序加工,工件单件成本高。生产中往往采取补救措施,使这些工件经修复热处理后重新使用。在实际生产中,大锻件经探伤发现有夹杂或组织不均等缺陷,淬火时易发生开裂,工件冷却中内应力主要是热应力,为减少热应力,防止大锻件因内部缺陷和热应力叠加造成淬火开裂,提出工艺改进措施如下:
(1)采用中频加热电源进行淬火时,我们需降低淬火温度。形状复杂并含有缺陷的大锻件淬火前先出炉预冷,降至合适温度再激冷淬火,可降低淬火过程的热应力。对于调质的锻件,可降低温度30-50℃,即Ar3以上温度在等温一段淬火,此时奥氏体组织并未转变。
(2)采用水-空-水-空-油间断冷却淬火方式。目的是减少工件冷却时内外温差,使热应力大为减少。反复两次水-空冷却,然后淬入油中冷却到200~250℃,以获得一定的淬硬层深度,并且工件残留应力减小。
采用上述方法处理的典型工件如下:
(1)减速机大轴,直径720mmx4300mm,材料为40Cr钢,超声波探伤出现内部存在夹渣。采用工艺为840℃x15.5h加热后降温至810℃x1.5h,工件出炉后预冷4min,再经水-空冷却两次,参数如下:5min水冷-1min20s空冷-4min水冷-2min30s空冷,然后工件入油冷却100min,表面温度约150℃,立即将大轴放入温度400℃的炉中,保温4h,再升温至490℃x2h回火。工件经中频加热电源进行调质处理后硬度为215-228HBW,经检验力学性能全部合格,满足技术要求和生产需要。
(2) 大锻件钢辊,直径450mm x5152mm,材料40Cr钢,探伤发现钢辊中部内部存在夹渣缺陷。采用工艺如下:锻件840℃x5h加热保温后,降温20min至810℃xlh,出炉后工件水-空间隙冷却,4min水冷-lmin30s空冷-3min水冷-2min空冷,再入油淬火冷至表面约200℃;钢辊随后在490℃回火处理。回火后硬度为242-258HBW,符合技术要求。
采用降温淬火和间断淬火冷却处理大型有缺陷工件取得了良好效果,工件经修复处理重新投入运行,技术性能符合要求指标,生产应用正常。这是一种节能、省材、省时的挽救缺陷工件的补救方法。