42CrMo4风电主轴热处理工艺改进

　　摘　要：42CrMo4风电主轴采用常规热处理工艺后，低温冲击韧性不能满足要求。采用改进的降温淬火工艺，将淬火温度从860℃降至810℃，以及水淬油冷方式使产品完全满足技术要求。
　　关键词：42CRMo4；风电主轴；热处理工艺
　　1　风电主轴
　　风电主轴是风能发电机关键零部件之一。我公司承制了一批印度1.25MW风电主轴，材质为42CrMo4，尺寸为Ø1402mm/Ø642mm×2978mm（内孔直径Ø=108mm），重量为8.466t。技术条件：R_m≥500MPa，750MPa≤R_e≤900MPa，A₅≥14％，Z>135％，A_kv>27J（-20℃）、单值≥24.3J。主轴化学成分见表1。 　　2　风电主轴热处理工艺参数的改进
　　42CrMo4材料的常规热处理工艺见图1。 　　在炉号为063-2333的风电主轴中取一支主轴按图1所示工艺进行热处理。主轴的化学成分见表2。热处理后的力学性能检验结果见表3。 　　由表3可知，主轴的低温冲击韧性远远低于技术要求。为此，我们对风电主轴的热处理工艺进行了改进。改进后的热处理工艺见图2。同样在炉号为063-2333的风电主轴中取一支主轴按图2所示工艺进行热处理，热处理后的力学性能检验结果见表4。 　　3　分析及讨论
　　42CrMo4风电主轴的综合性能要求较高，尤其是低温冲击韧性，按常规工艺无法满足要求。经过计算，该钢种碳当量[C]=0.63，属于可水淬，但需特别小心的一类钢，为此，在改进的工艺中采用了降温淬火，取得了较好的效果。原因有以下几点。
　　首先，将淬火温度降到810℃保证了钢的完全奥氏体化温度，经计算，该类材料Ac3约758℃，查表知Ar3为700℃，二者均低于810℃，在该温度下淬火满足淬火要求，淬火前无相变发生。淬火前将产品表面温度降到810℃可以减少热应力，大大降低了开裂的倾向。
　　其次，根据该类钢的过冷奥氏体转变曲线，采用水淬油冷的淬火方式可使距表面一定距离的部位得到下贝氏体组织，从而大大提高该部位综合力学性能。水冷时间根据取样位置而定，该产品取样位置要求距表面30mm。水淬时的水冷时间是经过计算的，保证在整个产品还处于塑性+弹塑性状态时已转为冷却较慢的油冷，以避免淬裂。
　　Z后，改进后的回火温度是根据传统工艺的回火温度制订。经验表明：对于这类尺寸以及钢种的锻件来说，水淬油冷淬火方式比纯油冷淬火后强度略高，故改进的工艺中采用了比传统工艺稍高的回火温度，从而进一步改善了产品的冲击韧性。
　　4　结论
　　（1）42CrMo4风电主轴采用改进的降温淬火工艺可以满足相应的技术要求。
　　（2）改进的新工艺可以避免淬火裂纹。
　　参考文献
　　[1]东北重型机械学院.大锻件热处理.北京：机械工业出版社，1974.
　　[2]雷延权.金属热处理.工艺方法.500种.北京：机械工业出版社，2004.