一種17CrNiMo6鋼風(fēng)力發(fā)電齒輪鍛造方法與流程

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電齒輪制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種17CrNiMo6鋼風(fēng)力發(fā)電齒輪的鍛造方法。

背景技術(shù)：

人類社會的發(fā)展是以大量消耗地球上億萬年前形成的極為珍貴的不可再生化石資源為代價的，所以在能源領(lǐng)域，探尋綠色清潔能源成為必由之路。風(fēng)能取之不盡，用之不竭，而且風(fēng)力發(fā)電無污染，得天獨(dú)厚的優(yōu)勢使其迅速成為清潔能源研發(fā)的焦點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)如雨后春筍般興起。風(fēng)力發(fā)電行業(yè)以風(fēng)力發(fā)電裝備制造業(yè)為前提，由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備常工作在戈壁、荒漠甚至大海等人跡罕至的地方，經(jīng)受著晝夜溫差和交變風(fēng)力的作用，對風(fēng)力發(fā)電齒輪、齒輪軸設(shè)備的綜合力學(xué)性能提出了更高的要求。

國內(nèi)重載齒輪鋼基本上沿用前蘇聯(lián)牌號，在過去很長的時期內(nèi)，一直是20CrMnTi一統(tǒng)天下的局面，不僅品種單一，而且鋼材成分波動大，淬透性帶寬，夾雜物多，造成齒輪熱處理變形大、壽命低。隨著對重載齒輪研發(fā)的進(jìn)一步深入，各種齒輪鋼的國產(chǎn)化使我國的齒輪鋼水平上了一個新臺階。目前，德國的Cr-Mn系鋼、日本的Cr-Mo系鋼和美國的SAE86系列鋼已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，基本上滿足了國內(nèi)重載齒輪鋼的需求，然而其中以17CrNiMo6鋼為最優(yōu)的選擇，因?yàn)?7CrNiMo6鋼具有高強(qiáng)度、高韌性和高淬透性等優(yōu)點(diǎn)。

17CrNiMo6鋼主要應(yīng)用于傳遞較大動力和承受較大載荷的齒輪，廣泛應(yīng)用于礦山、運(yùn)輸、機(jī)車牽引、起重和風(fēng)力發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域。通常情況下，需承受接近或達(dá)到材料許用應(yīng)力值的工作應(yīng)力，因此，要求材料不僅要有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，還應(yīng)有高的抗過載能力，對鍛造工藝提出了更高的要求。然而此鋼尚未納入國標(biāo)，雖然已廣泛應(yīng)用，但許多基本性能，特別是鍛造工藝往往類比于常見的重載齒輪而憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加工。由于鍛造工藝參數(shù)制定不合理，使得風(fēng)力發(fā)電齒輪綜合力學(xué)性能下降，從而大幅降低了風(fēng)力發(fā)電齒輪的服役壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了制定合理的鍛造工藝參數(shù)，改善熱鍛成型后風(fēng)力發(fā)電齒輪17CrNiMo6鋼內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，提高風(fēng)力發(fā)電齒輪綜合力學(xué)性能，保證風(fēng)力發(fā)電齒輪的服役壽命，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電齒輪用17CrNiMo6鋼的鍛造方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種17CrNiMo6鋼風(fēng)力發(fā)電齒輪鍛造方法，其特征在于采用如下步驟依次進(jìn)行：

（1）、鍛前處理：加熱爐升溫至1230~1250℃后，將鍛件毛坯置于加熱爐中加熱，根據(jù)毛坯尺寸大小保溫4~10h；

（2）、鍛造成型：

將加熱后的毛坯放入由凹模、凸模、套模和頂出機(jī)構(gòu)組成的鍛造成型模具中，鍛造溫度為1240±10℃~830±10℃，凸模與凹模施壓，其中單火次單道次鍛比為1.5~2，最后一道次鍛比為1.8~2，總鍛比大于4，以0.1~1s^-1變形速率使毛坯沿套模內(nèi)壁聚料成型；保壓5~10s后，凸模與凹模卸載回程，坯料脫模后經(jīng)頂出機(jī)構(gòu)頂出鍛造成型后的齒輪；

（3）、鍛后冷卻：齒輪鍛后快冷至650±10℃等溫回火3~5h，保溫后隨爐冷卻至室溫。

鍛造成型后的17CrNiMo6鋼風(fēng)力發(fā)電齒輪內(nèi)部晶粒度等級為5~7級。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

1、本發(fā)明鍛造前對鍛件進(jìn)行重新加熱奧氏體化處理，使得鍛件內(nèi)部的晶粒得到充分長大，使鍛件經(jīng)鍛造成型后，鍛件內(nèi)部組織更加彌散均勻。

2、本發(fā)明提供的鍛造成型工藝參數(shù)，從宏觀角度講，使得鍛件在鍛造過程中不易開裂；從微管角度講，使得球狀奧氏體極易形成，從而抑制了針狀奧氏體晶核的形成，使得鍛件內(nèi)部組織極易形成細(xì)小的等軸狀晶粒，提高了鍛件的綜合力學(xué)性能。

3、本發(fā)明提供的鍛后冷卻方式，取代了現(xiàn)有技術(shù)中將鍛件冷卻后930℃正火+650℃回火的熱處理工藝，降低能源消耗的同時，消除鍛件內(nèi)部組織應(yīng)力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鍛造工藝曲線圖。

圖2為實(shí)施例一鍛前處理后獲得的鍛件內(nèi)部組織形貌圖。

圖3為實(shí)施例一鍛造成型過程中以變形速率為0.1s^-1、始鍛溫度為1230℃鍛造時鍛件內(nèi)部組織形貌圖。

圖4為實(shí)施例一鍛造成型過程中以變形速率為0.1s^-1、終鍛溫度為820℃鍛造時鍛件內(nèi)部組織形貌圖。

圖5為實(shí)施例一鍛后冷卻過程中，以640℃等溫回火3h后鍛件內(nèi)部組織形貌圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例中，鍛件為2m×Φ1m圓柱形17CrNiMo6鋼錠，17CrNiMo6鋼錠由太原重型機(jī)械有限公司提供，該鋼為低碳高合金不銹鋼，具有良好的力學(xué)性能的同時，具有較強(qiáng)的耐腐蝕特性，是制備風(fēng)力發(fā)電齒輪優(yōu)良的原材料，但是與普通低碳高合金不銹鋼鍛造過程不同，鍛造過程中極易在組織內(nèi)部產(chǎn)生羽毛狀或網(wǎng)狀貝氏體，降低了風(fēng)力發(fā)電齒輪的綜合力學(xué)性能。

如圖1~5所示，一種17CrNiMo6鋼風(fēng)力發(fā)電齒輪鍛造方法，其特征在于采用如下步驟依次進(jìn)行：

（1）、鍛前處理：將鍛件毛坯置于加熱爐中，加熱爐升溫至1230℃毛坯放入加熱爐中，根據(jù)毛坯尺寸大小保溫4h，獲得如圖2所示的鍛件內(nèi)部組織形貌圖，稱該狀態(tài)下的晶粒為原始晶粒，原始晶粒的晶粒度等級為2級；

（2）、鍛造成型：

將加熱后的毛坯放入由凹模、凸模、套模和頂出機(jī)構(gòu)組成的鍛造成型模具中，始鍛溫度為1230℃， 終鍛溫度為820℃，凸模與凹模施壓，單火次單道次鍛比為1.5，最后一道次為1.8，總鍛比為4.1，以0.1s^-1的變形速率使坯料沿套模內(nèi)壁聚料成型；保壓5s后，凸模與凹模卸載回程，坯料脫模后經(jīng)頂出機(jī)構(gòu)頂出鍛造成型后的齒輪。如圖3為變形速率為0.1s^-1、加熱溫度為1230℃時鍛件內(nèi)部組織形貌圖，圖中原始晶粒與再結(jié)晶晶粒尺寸相當(dāng)，都得到了充分的長大。如圖4為變形速率為0.1s^-1、加熱溫度為820℃時鍛件內(nèi)部組織形貌圖。

（3）、鍛后冷卻：鍛件鍛后快冷至640℃等溫回火3h，如圖5為鍛件640℃等溫回火3h鍛件內(nèi)部組織形貌圖，保溫后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)檢測得鍛件經(jīng)鍛造后內(nèi)部晶粒度等級為5級，滿足工程使用要求。

實(shí)施例二

一種風(fēng)力發(fā)電齒輪用17CrNiMo6鋼鍛造方法，其特征在于采用如下步驟依次進(jìn)行：

（1）、鍛前處理：將鍛件毛坯置于加熱爐中，加熱爐升溫至1240℃毛坯放入加熱爐中，根據(jù)毛坯尺寸大小保溫6.5h；

（2）、鍛造成型：

將加熱后的毛坯放入由凹模、凸模、套模和頂出機(jī)構(gòu)組成的鍛造成型模具中，始鍛溫度為1240℃，終鍛溫度為830℃，凸模與凹模施壓，單火次單道次鍛比為1.73，最后一道次鍛比為1.87，以0.5s^-1變形速率使坯料沿套模內(nèi)壁聚料成型；保壓7s后，凸模與凹模卸載回程，坯料脫模后經(jīng)頂出機(jī)構(gòu)頂出鍛造成型后的齒輪；

（3）、鍛后冷卻：鍛件鍛后快冷至650℃等溫回火3.5h，保溫后隨爐冷卻至室溫。

所述的鍛件經(jīng)鍛造后內(nèi)部晶粒度等級為6級，滿足工程使用要求。

實(shí)施例三

一種風(fēng)力發(fā)電齒輪用17CrNiMo6鋼鍛造方法，其特征在于采用如下步驟依次進(jìn)行：

（1）、鍛前處理：將鍛件毛坯置于加熱爐中，加熱爐升溫至1250℃毛坯放入加熱爐中，根據(jù)毛坯尺寸大小保溫10h；

（2）、鍛造成型：

將加熱后的毛坯放入由凹模、凸模、套模和頂出機(jī)構(gòu)組成的鍛造成型模具中，始鍛溫度為1250℃，終鍛溫度為840℃，凸模與凹模施壓，單火次單道次鍛比為2，最后一道次為鍛比2，以1s^-1變形速率使坯料沿套模內(nèi)壁聚料成型；保壓10s后，凸模與凹模卸載回程，坯料脫模后經(jīng)頂出機(jī)構(gòu)頂出鍛造成型后的齒輪；

（3）、鍛后冷卻：鍛件鍛后快冷至660℃等溫回火5h，保溫后隨爐冷卻至室溫。

所述的鍛件經(jīng)鍛造后內(nèi)部晶粒度等級為7級，滿足工程使用要求。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。