我公司是鍛件的生產(chǎn)廠家，每年生產(chǎn)很多水輪機主軸鍛件，其中生產(chǎn)的主軸鍛件多為整鍛主軸。隨著機組升級改造，現(xiàn)階段生產(chǎn)的整鍛主軸鍛件碳當量≤0．52％，有效截面尺寸大、強度要求較高，通常的正回火難以滿足性能要求。通過調(diào)整工藝、改變淬火冷卻方式、降低回火溫度等工藝措施，滿足主軸鍛件機械性能。

1.技術要求

   主軸鍛件熱處理難點：碳當量低、強度要求高，兩端大法蘭處截面尺寸大，縱向試料位置冷卻效果不好，強度無法滿足技術要求。用正回火工藝，材料切向性能與技術要求比較接近，而軸端縱向性能與技術要求差距較大。采用正回火工藝，該主軸性能無法滿足技術要求。

2.工藝方案制定

  主軸鍛件我公司共生產(chǎn)5件，其中一支主軸鍛件實測化學成分，由于碳當量較低，軸端截面尺寸大，為了提高軸端的冷卻速度而又避免產(chǎn)生過大應力，擬定采取水淬+油冷的淬火冷卻方式，通過采用水淬+油冷，切向性能滿足技術要求。但法蘭端部截面大，淬火冷卻介質(zhì)影響冷卻效果，且縱向B、c取樣部位冷卻不充分、冷卻速度偏低，水冷20 min只能淬透表層，致使抗拉強度普遍偏低。采用調(diào)質(zhì)工藝與正回火工藝相比，切向、縱向性能都有不同程度的改善。

   考慮主軸鍛件的碳當量≤0．52％，同時實測碳含量為0．3％，水冷淬裂的風險小，擬定采用水冷的冷卻方式同時降低回火溫度，以期提高軸端縱向強度。對熱處理工藝做了以下調(diào)整，具體熱處理工藝。兩端法蘭縱向B、C的強度有較大提高，且性能均滿足技術要求。水淬油冷工藝與正回火工藝相比雖然性能有不同程度提高，但水冷時間不夠、只能淬透表層，兩端法蘭縱向B、C取樣部位水冷時間短、冷卻不充分，受淬火冷卻介質(zhì)影響，冷卻速度偏低。經(jīng)過水冷同時降低回火溫度等工藝措施，提高了縱向B、c取樣部位的冷卻速度，使強度有較大提高。

    經(jīng)過對調(diào)質(zhì)熱處理工藝的優(yōu)化，最終使主軸鍛件性能指標全部合格，按照調(diào)整后的熱處理工藝，我公司后續(xù)又生產(chǎn)了4件，熱處理一次合格，驗證了工藝對此類主軸鍛件的適用性。對于碳當量低、強度要求高的大截面整鍛主軸，在正回火難以達到技術要求的情況下，可通過調(diào)質(zhì)熱處理提高冷卻速度、降低回火溫度等工藝措施提高強度指標。