A148GRADE105-85鑄件的熱處理工藝研究

劉艷斌 楊志榮 楊 迪

(沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司熱處理分公司，遼寧110142)

A148GRADE105-85鑄件的熱處理工藝研究

劉艷斌 楊志榮 楊 迪

(沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司熱處理分公司，遼寧110142)

通過研究石油鉆井平臺(tái)用A148GRADE105-85鑄件的熱處理工藝，確定了電機(jī)座、電機(jī)蓋的調(diào)質(zhì)熱處理工藝。采用910℃水淬1.5 min后轉(zhuǎn)油冷+610℃回火的工藝方法，可以生產(chǎn)出力學(xué)性能符合要求的電機(jī)座、電機(jī)蓋。

A148GRADE105-85鑄件;調(diào)質(zhì)熱處理工藝;力學(xué)性能

隨著國家石油行業(yè)的發(fā)展，石油鉆井平臺(tái)的使用越來越廣泛，而電機(jī)座、電機(jī)蓋是應(yīng)用于石油鉆井平臺(tái)上的關(guān)鍵部件，在相當(dāng)惡劣的環(huán)境中使用。為了保證減速機(jī)及電機(jī)正常運(yùn)行，要求電機(jī)座、電機(jī)蓋具有良好的綜合力學(xué)性能及低溫沖擊韌性。我公司第一次制造該零件，為了保證零件的使用性能和使用壽命，有必要對(duì)該零件的熱處理性能和熱處理方式進(jìn)行試驗(yàn)研究，為零件的生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 A148GRADE105-85鑄件技術(shù)要求

A148GRADE105-85鑄件尺寸為:電機(jī)座: 1 492 mm×1 250 mm×787 mm，電機(jī)蓋:1 492 mm×1 168 mm×152 mm。化學(xué)成分要求見表1。力學(xué)性能要求見表2。

2 工藝試驗(yàn)

表1 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 Chem ical composition(mass fraction，%)

投制試塊進(jìn)行熱處理工藝試驗(yàn)，獲得了一系列的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為制定最佳的電機(jī)座、電機(jī)蓋熱處理工藝提供了依據(jù)。

表2 力學(xué)性能要求Table 2 M echanical properties requirement

表3 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 3 Chem ical composition(mass fraction，%)

(1)化學(xué)成分

按標(biāo)準(zhǔn)要求投制試塊，試塊化學(xué)成分見表3。

試塊形狀及取樣要求見圖1。

(2)試驗(yàn)設(shè)備

圖1 試塊形狀及取樣要求Figure 1 Test block profile and sample taking requirement

表4 性能熱處理工藝及力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test result of heat treatment process＆mechanical properties

圖2 熱處理工藝曲線Figure 2 Graph of heat treatment process

試驗(yàn)設(shè)備為4.5 kW試驗(yàn)爐，規(guī)格:0.2 m× 0.2 m×0.3 m，最高使用溫度:1 100℃。

(3)試塊性能熱處理工藝

通過對(duì)A148GRADE105-85電機(jī)座、電機(jī)蓋使用特點(diǎn)和材料熱處理制度的了解，制定了相應(yīng)的熱處理調(diào)質(zhì)工藝。試驗(yàn)淬火溫度為 910± 10℃，回火溫度為600±10℃。熱處理工藝及力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見表4。

(4)試驗(yàn)結(jié)果

通過對(duì)以上三種工藝方案及相應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與比較，發(fā)現(xiàn):相同的加熱參數(shù)下，冷卻介質(zhì)不同，力學(xué)性能結(jié)果也不同。水冷性能結(jié)果最好，水淬油冷結(jié)果也滿足要求，油冷的強(qiáng)度和沖擊均不合格?？紤]實(shí)際工件壁薄，全水冷容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，因此采用圖2所示工藝對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際熱處理調(diào)質(zhì)生產(chǎn)。

3 電機(jī)座、電機(jī)蓋的調(diào)質(zhì)熱處理

生產(chǎn)用設(shè)備為臺(tái)車式燃?xì)鉅t，其規(guī)格為:5 m ×2.5 m×2.5 m，最高使用溫度1 200℃。熱處理工藝見圖2。

質(zhì)量控制要點(diǎn)和措施:

(1)電機(jī)座為中空四周薄壁型，電機(jī)蓋為薄板型，調(diào)質(zhì)過程中都比較容易變形。在裝盤時(shí)采取合適的裝盤擺放方法，選擇大小合適、平整的托盤;

(2)裝盤時(shí)電機(jī)座選擇較平整的面朝下擺放。電機(jī)蓋立放于電機(jī)座兩側(cè)，并用楔鐵掩好;

表5 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 5 Chem ical composition(mass fraction，%)

表6 力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果Table 6 Test result ofmechanical properties

(3)裝爐前測量選擇合適的吊具和起吊位置，并進(jìn)行試吊;

(4)工件形狀復(fù)雜，壁厚較薄，容易變形，生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按工藝執(zhí)行，控制好升降溫速度及保溫時(shí)間，零件出爐至入水時(shí)間應(yīng)控制在60min內(nèi);

(5)冷卻水溫控制在30℃左右，油溫應(yīng)控制在60℃以下。

4 生產(chǎn)結(jié)果

共進(jìn)行三批零件的試生產(chǎn)，每批電機(jī)座、電機(jī)蓋各4件，每批試驗(yàn)的設(shè)備及生產(chǎn)操作均按以上要求執(zhí)行。零件化學(xué)成分見表5。性能結(jié)果見表6。檢查結(jié)果滿足力學(xué)性能要求。

5 結(jié)論

采用910±10℃水淬1.5 min轉(zhuǎn)油冷和610 ±10℃回火的調(diào)質(zhì)熱處理工藝方法，可以生產(chǎn)出滿足力學(xué)性能要求的石油鉆井平臺(tái)用A148GRADE105-85鑄件電機(jī)座、電機(jī)蓋。

編輯 杜青泉

The Research of Heat Treatment for A148GRADE105-85 Casting

Liu Yanbing，Yang Zhirong，Yang Di

By researching the heat treatment process of A148GRADE105-85 casting for oil drilling platform，quenching and tempering heat treatment of themotor base and motor cover is established.Bymeans of this heat treatment processwater quenching at910℃for1.5minutes and then oil cooling+tempering at610℃，themotor base and motor cover thatmeet themechanical properties can bemanufactured.

A148GRADE105-85 casting;quenching and tempering heat treatment;mechanical property

TG156

B

2013—05—24

劉艷斌(1962—)，工程師，主要從事熱處理工藝研究。