一種升船機安全機構鎖定塊及其製造工藝的製作方法
2023-07-02 06:44:31
專利名稱：一種升船機安全機構鎖定塊及其製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大型機械零件的製造工藝，具體的說是一種升船機安全機構鎖定塊及其製造工藝。
背景技術：
大型機械零件毛坯的鍛造及熱處理一直是機械製造行業長期研究的課題，近幾年新的鍛造理論和鍛造工藝方法不斷提出，其不斷深入研究目的就是通過新工藝新方法，更有效的改善鍛件內部質量，提高大型鍛件的性能和使用壽命以及零件的安全性。鎖定塊是升船機安全鎖定機構的關鍵部件，其最終形狀為螺旋齒形，螺旋齒加工後需調質處理，內部探傷要求極高，相當於JB/T5000.15 I級，加之毛坯鍛件重量約15噸，餅型鍛件縱向受力，滿足性能要求困難，製造難度和風險很大。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是:
如何保證鎖定塊具有高抗拉強度和高屈服強度；
如何保證鎖定塊距齒面25mm淬火組織大於90% ；
如何保證鎖定塊具有較小的表面粗糙度，組織更為均勻穩定，極少氣孔及沙眼。本發明解決以上技術問題的技術方案是:
一種升船機安全機構鎖定塊，其化學成分的質量百分比為:c:0.25-0.35%，S1: 0.35-0.45%, Mn: 0.35-0.55%, N1: 0.9-1.1%，Cr: 0.2-0.4%, Nb:0.25-0.45%,Cu:0.55-0.75%, N:0.05-0.07%, Mo:0.17-0.19%, Al:0.06-0.08%, S:0.04-0.06%, Ti:0.05-0.07%, V:0.007-0.009%, B:0.005-0.007%, P:0.007-0.009%，鑭系稀土:1_3%，餘量為Fe。升船機安全機構鎖定塊的製造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛後熱處理一機加工一理化檢驗及超聲波探傷一熱處理一性能檢測一精加工一超聲波探傷及磁粉探傷一清潔一包裝；
加熱工序採用分段加熱，第一段加熱溫度為700-750°C，到溫後保溫10-15min，第二段加熱溫度為850-880°C，到溫後保溫35-40min，然後空冷至室溫；
鍛後熱處理工序採用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大於第二次正火溫度，第一次回火溫度大於第二次回火溫度；
第一次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為850-880°C，到溫後保溫16-19min，第二段加熱溫度為700-750°C，到溫後保溫15-17min，然後空冷20-25min後進行第二次正火；
第二次正火:採用分 段加熱，第一段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫後保溫20-23min，第二段加熱溫度為600_650°C加熱，到溫後保溫10_15min，然後水冷至室溫；第一次回火:回火溫度800-830°C，到溫後保溫16-19min，然後空冷5-7min後進行第二次回火；
第二次回火:回火溫度600-630°C，到溫後保溫6-9min，然後進行冷卻；
冷卻採用水冷與空冷結合，先採用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至450-470°C，然後空冷至400-430°C，再採用水冷以4-5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至300-350°C，再採用水冷以1_2°C /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理採用分段加熱，第一段加熱溫度為600-650°C加熱，到溫後保溫15-18min，第二段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫後保溫20-30min，然後水冷至室溫。本發明解剖觀察螺旋齒受力方向(縱向)纖維組織流向，做縱向和切向性能比較，調整確定加熱溫度；解剖觀測檢測調質淬火、回火後不同深度的硬度，不同深度的組織，分析、測定不同深度馬氏體組織比例，以及不同深度、不同比例、不同回火溫度的馬氏體回火組織的強度，硬度和韌性，確定鍛後熱處理溫度。本發明加熱工序採用分段加熱，保證了縱向組織細化均勻，使鎖定塊距齒面25mm淬火組織大於90%，確保後續的鍛造不損壞細化的組織。本發明鍛後熱處理工序採用採用兩次正火+兩次回火+冷卻的熱處理工藝，兩次正火後使鎖定塊的帶狀組織等缺陷減輕明顯，組織細化均勻；正火後兩次回火，組織更為均勻穩定，且晶粒更細化，使鎖定塊的強度、韌性以及低溫衝擊性能得到很大的提高。第一次正火溫度高於第二次正火溫度，使第二次正火不破壞第一次正火的效果，使組織細化效果更為明顯；第一次回火溫度高於第二次回火溫度，使第二次回火不破壞第一次回火的效果，使鎖定塊厚度方向晶粒更為細化，進一步減小表面和心部的溫度之差，從而使表面至心部性能趨於一致；冷卻通過水冷與空冷結合，先以較慢的冷卻速度水冷，然後進行空冷，最後再通過一快一慢的水冷，不僅可提高鎖定塊的韌性和獲得較好的綜合力學性能(具體可見後面發明優點部分的力學性能)，而且使組織更為均勻穩定，極少出現氣孔及沙眼。本發明的熱處理採用分段加熱，鞏固鍛後熱處理的技術效果，使組織更為均勻穩定，使出現有極少氣孔及沙眼變得更加細小或消除。總之，本發明採取 分段加熱，可有效縮短高溫段的加時間，使細化晶粒效果更明顯，並且使厚度方向的組織晶粒度趨於一致；採用兩次正火，且第一次正火溫度較高，可以細化晶粒，同時提高強度和韌性，可以減輕或消除帶狀組織等缺陷，提高鎖定塊整體衝擊性能；正火後兩次回火，且第一次回火溫度較高，組織更為均勻穩定，低溫衝擊性能進一步提高，表面至心部性能趨於一致；回火後快慢給合的冷卻方法不僅可提高鎖定塊的韌性和獲得較好的綜合力學性能，而且極少出現氣孔及沙眼。本發明進一步限定的技術方案是:
前述的升船機安全機構鎖定塊，鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:35-40%，鈰:15-20%,鐠:7-18%,釹=10-16%,鉕:5_7%，釓:2_4%，鑥:5_6%，鏑:1_3%，其餘鑭系元素:1-3%，以上各組分之和為100%。前述的升船機安全機構鎖定塊，其化學成分的質量百分比為:C:0.25%，S1:0.45%, Mn:0.35%, N1:1.1%，Cr:0.4%, Nb:0.25%, Cu:0.55%, Ν:0.07%, Mo:0.17%,Al:0.06%, S:0.04%, T1:0.05%, V:0.007%, B:0.005%, P:0.007%，鑭系稀土:1%，餘量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:35%，鈰:20%,鐠:16%,釹:15%,鉕:5%，釓:2%，鑥:5%，鏑:1%，其餘鑭系元素:1%。前述的升船機安全機構鎖定塊，其化學成分的質量百分比為:C:0.35%，S1:0.35%, Mn:0.45%, N1:0.9%, Cr:0.3%, Nb:0.45%, Cu:0.75%, N:0.05%, Mo:0.18%,Al:0.07%, S:0.05%, T1:0.06%, V:0.008%, B:0.007%, P:0.008%，鑭系稀土:2%，餘量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質量百分比為-M:40%，鈰:15%,鐠:18%,釹:10%,鉕:6%，釓:3%，鑥:6%，鏑:1%，其餘鑭系元素:1%。前述的升船機安全機構鎖定塊，其化學成分的質量百分比為:C:0.30%，S1:0.40%, Mn:0.55%, N1:1.0%, Cr:0.2%, Nb:0.35%, Cu:0.65%, Ν:0.06%, Mo:0.19%,Al:0.08%, S:0.06%, T1:0.07%, V:0.009%, B:0.006%, P:0.009%，鑭系稀土:3%，餘量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:37%，鈰:18%，鐠:7%，釹:16%，鉕:7%，禮:4%，鑥:5%，鏑:3%，其餘鑭系元素:3%。本發明的優點是:本發明工藝生產的升船機安全機構鎖定塊，齒表面硬度HB≥300 (表面疲勞強度);距齒面25mm淬火組織大於90% ;抗拉強度750-900MP，屈服強度≥550MP，延伸率彡14，端面收縮率彡55。
具體實施例方式實施例1
本實施例的升船機安全機構鎖定塊，其化學成分的質量百分比為:C:0.25%，S1:0.45%, Mn:0.35%, N1:1.1%，Cr:0.4%, Nb:0.25%, Cu:0.55%, N:0.07%, Mo:0.17%,Al:0.06%, S:0.04%, Ti:0.05%, V:0.007%, B:0.005%, P:0.007%，鑭系稀土:1%，餘量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:35%，鈰:20%,鐠:16%,釹:15%,鉕:5%，釓:2%，鑥:5%，鏑:1%，其餘鑭系元素:1%。本實施例升船機安全機構鎖定塊的製造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛後熱處理一機加工一理化檢驗及超聲波探傷一熱處理一性能檢測一精加工一超聲波探傷及磁粉探傷一清潔一包裝；其中下料、鍛造、機加工、理化檢驗及超聲波探傷、性能檢測、精加工、超聲波探傷及磁粉探傷、清潔和包裝這些工序都為現有常用工序。加熱工序採用採用分段加熱，第一段加熱溫度為700°C，到溫後保溫lOmin，第二段加熱溫度為850°C，到溫後保溫35min，然後空冷至室溫；
鍛後熱處理工序採用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大於第二次正火溫度，第一次回火溫度大於第二次回火溫度；第一次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為8500C，到溫後保溫16min，第二段加熱溫度為700°C，到溫後保溫15min，然後空冷20min後進行第二次正火；第二次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為660°C加熱，到溫後保溫20min，第二段加熱溫度為600°C加熱,到溫後保溫lOmin，然後水冷至室溫；第一次回火:回火溫度800°C，到溫後保溫16min，然後空冷5min後進行第二次回火；第二次回火:回火溫度600°C，到溫後保溫6min，然後進行冷卻；冷卻採用水冷與空冷結合，先採用水冷以1°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至450°C，然後空冷至400°C，再採用水冷以4°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至300°C，再採用水冷以1°C /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理採用分段加熱，第一段加熱溫度為600°C加熱，到溫後保溫15min，第二段加熱溫度為660°C加熱,到溫後保溫20min,然後水冷至室溫。實施例2本實施例的升船機安全機構鎖定塊，其化學成分的質量百分比為:C:0.35%，S1:0.35%, Mn:0.45%, N1:0.9%, Cr:0.3%, Nb:0.45%, Cu:0.75%, N:0.05%, Mo:0.18%,Al:0.07%, S:0.05%, T1:0.06%, V:0.008%, B:0.007%, P:0.008%，鑭系稀土:2%，餘量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:40%，鈰:15%,鐠:18%,釹:10%,鉕:6%，釓:3%，鑥:6%，鏑:1%，其餘鑭系元素:1%。本實施例升船機安全機構鎖定塊的製造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛後熱處理一機加工一理化檢驗及超聲波探傷一熱處理一性能檢測一精加工一超聲波探傷及磁粉探傷一清潔一包裝；其中下料、鍛造、機加工、理化檢驗及超聲波探傷、性能檢測、精加工、超聲波探傷及磁粉探傷、清潔和包裝這些工序都為現有常用工序。加熱工序採用採用分段加熱，第一段加熱溫度為720°C，到溫後保溫13min，第二段加熱溫度為860°C，到溫後保溫38min，然後空冷至室溫；
鍛後熱處理工序採用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大於第二次正火溫度，第一次回火溫度大於第二次回火溫度；第一次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為8600C，到溫後保溫17min，第二段加熱溫度為730°C，到溫後保溫16min，然後空冷23min後進行第二次正火；第二次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為670°C加熱，到溫後保溫22min，第二段加熱溫度為630°C加熱,到溫後保溫12min，然後水冷至室溫；第一次回火:回火溫度820°C，到溫後保 溫17min，然後空冷6min後進行第二次回火；第二次回火:回火溫度620°C，到溫後保溫7min，然後進行冷卻；冷卻採用水冷與空冷結合，先採用水冷以2V /s的冷卻速率將鋼板水冷至460°C，然後空冷至420°C，再採用水冷以5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至330°C，再採用水冷以2V /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理採用分段加熱，第一段加熱溫度為630°C加熱，到溫後保溫16min，第二段加熱溫度為670°C加熱,到溫後保溫25min,然後水冷至室溫。實施例3
本實施例的升船機安全機構鎖定塊，其化學成分的質量百分比為:C:0.30%,S1:0.40%, Mn:0.55%, N1:1.0%, Cr:0.2%, Nb:0.35%, Cu:0.65%, N:0.06%, Mo:0.19%,Al:0.08%, S:0.06%, T1:0.07%, V:0.009%, B:0.006%, P:0.009%，鑭系稀土:3%，餘量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:37%，鈰:18%，鐠:7%，釹:16%，鉕:7%，釓:4%，鑥:5%，鏑:3%，其餘鑭系元素:3%。本實施例升船機安全機構鎖定塊的製造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛後熱處理一機加工一理化檢驗及超聲波探傷一熱處理一性能檢測一精加工一超聲波探傷及磁粉探傷一清潔一包裝；其中下料、鍛造、機加工、理化檢驗及超聲波探傷、性能檢測、精加工、超聲波探傷及磁粉探傷、清潔和包裝這些工序都為現有常用工序。加熱工序採用採用分段加熱，第一段加熱溫度為750°C，到溫後保溫15min，第二段加熱溫度為880°C，到溫後保溫40min，然後空冷至室溫；
鍛後熱處理工序採用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大於第二次正火溫度，第一次回火溫度大於第二次回火溫度；第一次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為8800C，到溫後保溫19min，第二段加熱溫度為750°C，到溫後保溫17min，然後空冷25min後進行第二次正火；第二次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為690°C加熱，到溫後保溫23min，第二段加熱溫度為650°C加熱,到溫後保溫15min，然後水冷至室溫；第一次回火:回火溫度830°C，到溫後保溫19min，然後空冷7min後進行第二次回火；第二次回火:回火溫度630°C，到溫後保溫9min，然後進行冷卻；冷卻採用水冷與空冷結合，先採用水冷以3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至470°C，然後空冷至430°C，再採用水冷以5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至350°C，再採用水冷以2V /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理採用分段加熱，第一段加熱溫度為650°C加熱，到溫後保溫18min，第二段加熱溫度為690°C加熱,到溫後保溫30min,然後水冷至室溫。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1.一種升船機安全機構鎖定塊，其特徵在於:其化學成分的質量百分比為:c:0.25-0.35%，S1: 0.35-0.45%, Mn:0.35-0.55%, N1: 0.9-1.1%, Cr:0.2-0.4%, Nb:0.25-0.45%,Cu:0.55-0.75%, N:0.05-0.07%, Mo:0.17-0.19%, Al:0.06-0.08%, S:0.04-0.06%, Ti:0.05-0.07%, V:0.007-0.009%, B:0.005-0.007%, P:0.007-0.009%，鑭系稀土:1_3%，餘量為Fe。
2.如權利要求1所述的升船機安全機構鎖定塊，其特徵在於:所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:35-40%,鈰:15-20%，鐠:7-18%,釹:10-16%,鉕:5_7%，釓:2_4%，鑥:5_6%，鏑:1_3%，其餘鑭系元素:1-3%，以上各組分之和為100%。
3.如權利要求1或2所述的升船機安全機構鎖定塊，其特徵在於:其化學成分的質量百分比為:C:0.25%, S1:0.45%, Mn:0.35%, N1:1.1%，Cr:0.4%, Nb:0.25%, Cu:0.55%, N:0.07%,Mo:0.17%, Al:0.06%, S:0.04%, Ti:0.05%, V:0.007%, B:0.005%, P:0.007%，鑭系稀土: 1%,餘量為Fe ； 所述鑭系稀土的組分質量百分比為M:35%，鈰:20%，鐠:16%，釹:15%，鉕:5%，釓:2%，鑥:5%，鏑:1%，其餘鑭系元素:1%。
4.如權利要求1或2所述的升船機安全機構鎖定塊，其特徵在於:其化學成分的質量百分比為:C:0.35%, S1:0.35%, Mn:0.45%, N1:0.9%, Cr:0.3%, Nb:0.45%, Cu:0.75%, N:0.05%,Mo:0.18%, Al:0.07%, S:0.05%, Ti:0.06%, V:0.008%, B:0.007%, P:0.008%，鑭系稀土:2%，餘量為Fe ； 所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鑭:40%，鈰:15%，鐠:18%，釹:10%,鉕:6%，釓:3%，鑥:6%，鏑:1%，其餘鑭系元素:1%。
5.如權利要求1或2所述的升船機安全機構鎖定塊，其特徵在於:其化學成分的質量百分比為:C:0.30%, S1:。.40%, Mn:0.55%, N1:1.0%, Cr:0.2%, Nb:0.35%, Cu:0.65%, Ν:0.06%,Mo:0.19%, Al:0.08%, S:0.06%, T1:0.07%, V:0.009%, B:0.006%, P:0.009%，鑭系稀土:3%，餘量為Fe ； 所述鑭系稀土的組分質量百分比為-M:37%，鈰:18%，鐠:7%，釹:16%，鉕:7%，釓:4%，鑥:5%，鏑:3%，其餘鑭系元素:3%。
6.權利要求1或2所述升船機安全機構鎖定塊的製造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛後熱處理一機加工一理化檢驗及超聲波探傷一熱處理一性能檢測一精加工一超聲波探傷及磁粉探傷一清潔一包裝；其特徵在於: 所述加熱工序採用分段加熱，第一段加熱溫度為700-750°C，到溫後保溫10-15min，第二段加熱溫度為850-880°C，到溫後保溫35-40min，然後空冷至室溫； 所述鍛後熱處理工序採用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大於第二次正火溫度，第一次回火溫度大於第二次回火溫度； 所述第一次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為850-880°C，到溫後保溫16-19min,第二段加熱溫度為700_750°C，到溫後保溫15_17min，然後空冷20_25min後進行第二次正火；所述第二次正火:採用分段加熱，第一段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫後保溫20-23min，第二段加熱溫度為600_650°C加熱，到溫後保溫10_15min，然後水冷至室溫； 所述第一次回火:回火溫度800-830°C，到溫後保溫16-19min，然後空冷5_7min後進行第二次回火； 所述第二次回火:回火溫度600-630°C,到溫後保溫6-9min,然後進行冷卻； 所述冷卻採用水冷與空冷結合，先採用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至450-470°C，然後空冷至400-430°C，再採用水冷以4-5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至300-350°C，再採用水冷以1_2°C /s的冷卻速率冷卻至室溫； 所述熱處理採用分段加熱，第一段加熱溫度為600-650°C加熱，到溫後保溫15-18min，第二段加 熱溫度為660-690°C加熱，到溫後保溫20-30min，然後水冷至室溫。
全文摘要
本發明是一種升船機安全機構鎖定塊及其製造工藝，按以下工序進行選材—下料—加熱—鍛造—鍛後熱處理—機加工—理化檢驗及超聲波探傷—熱處理—性能檢測—精加工—超聲波探傷及磁粉探傷—清潔—包裝；加熱工序採用分段加熱，鍛後熱處理工序採用採用兩次正火+兩次回火+冷卻的熱處理工藝，熱處理採用分段加熱。本發明工藝生產的升船機安全機構鎖定塊，齒表面硬度HB≥300(表面疲勞強度)；距齒面25mm淬火組織大於90%；抗拉強度750-900MP，屈服強度≥550MP，延伸率≥14，端面收縮率≥55。
文檔編號B21J1/06GK103173691SQ20131005243
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月18日 優先權日2013年2月18日
發明者是玉豐 申請人:無錫市派克重型鑄鍛有限公司