30Cr2Ni4MoV低壓轉(zhuǎn)子Ni含量的優(yōu)化

褚錦輝　王　帥

(1.中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司熱處理分廠(chǎng)，黑龍江161042；2.中核四O四有限公司，甘肅732850)

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30Cr2Ni4MoV低壓轉(zhuǎn)子Ni含量的優(yōu)化

褚錦輝1王帥2

(1.中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司熱處理分廠(chǎng)，黑龍江161042；2.中核四O四有限公司，甘肅732850)

通過(guò)分析30Cr2Ni4MoV低壓轉(zhuǎn)子中主要合金元素Ni含量對(duì)鍛件力學(xué)性能的影響，制定出合理的化學(xué)成分。根據(jù)優(yōu)化的化學(xué)成分和熱處理工藝生產(chǎn)出的低壓轉(zhuǎn)子各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格，實(shí)現(xiàn)了降低原材料成本的目的。

低壓轉(zhuǎn)子；Ni含量；化學(xué)成分；降低成本

我公司通過(guò)調(diào)整30Cr2Ni4MoV低壓轉(zhuǎn)子化學(xué)成分，采取在產(chǎn)品制造源頭和設(shè)計(jì)階段合理控制主要合金元素含量，實(shí)現(xiàn)降低原材料成本的目的。

為確定主要合金元素對(duì)低壓轉(zhuǎn)子熱處理后力學(xué)性能的影響程度，我們針對(duì)已生產(chǎn)的67件低壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

1　技術(shù)要求

低壓轉(zhuǎn)子鍛件的化學(xué)成分要求見(jiàn)表1，力學(xué)性能要求見(jiàn)表2。

2　工藝方案制定

重點(diǎn)分析低壓轉(zhuǎn)子的冶煉方式、化學(xué)成分、晶粒度、夾雜物、碳當(dāng)量、力學(xué)性能和工藝參數(shù)，制定合理的化學(xué)成分內(nèi)控方案。

2.1化學(xué)成分分析

表3中列出了低壓轉(zhuǎn)子的化學(xué)成分，所有合金元素中Ni含量所占比例超過(guò)50%，居第一位，而Ni的市場(chǎng)價(jià)格較高，因此我們決定對(duì)Ni含量進(jìn)行重點(diǎn)分析。圖1為Ni含量在低壓轉(zhuǎn)子中的具體分布情況。

表1　低壓轉(zhuǎn)子鍛件化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表2　低壓轉(zhuǎn)子鍛件力學(xué)性能要求

表3　低壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)品的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

從圖1看出，約60%的低壓轉(zhuǎn)子的Ni含量在3.5%以上，而標(biāo)準(zhǔn)要求為3.25%～3.75%，因此可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下降低Ni含量。

2.2力學(xué)性能分析

表4為低壓轉(zhuǎn)子力學(xué)性能，圖2為Ni含量對(duì)轉(zhuǎn)子各部位力學(xué)性能的具體影響。

圖1　低壓轉(zhuǎn)子中Ni含量分布

表4　低壓轉(zhuǎn)子的力學(xué)性能

表5　優(yōu)化后制定的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

圖2　Ni含量對(duì)轉(zhuǎn)子各部位力學(xué)性能的影響

圖3　優(yōu)化后的熱處理工藝曲線(xiàn)

表6　試制件的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

2.3化學(xué)成分及熱處理工藝優(yōu)化

從圖2得出，Ni含量在3.29%～3.61%時(shí)轉(zhuǎn)子各部位力學(xué)性能較均勻，且多數(shù)性能指標(biāo)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。為降低產(chǎn)品制造成本，建議Ni含量按3.30%～3.45%控制，其他元素按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。優(yōu)化后的化學(xué)成分見(jiàn)表5。

根據(jù)優(yōu)化后的化學(xué)成分對(duì)原熱處理工藝進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，最終熱處理工藝曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。并利用在手未投料的低壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行成分內(nèi)控試制，表6是試制件化學(xué)成分。

3　檢驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)化學(xué)成分、熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最終低壓轉(zhuǎn)子各項(xiàng)性能指標(biāo)均一次熱處理合格，力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

我公司按優(yōu)化后的化學(xué)成分內(nèi)控方案生產(chǎn)了五件低壓轉(zhuǎn)子，Ni含量均在3.30%～3.45%之間，熱處理后各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格。經(jīng)初步成本估算，與以往生產(chǎn)的低壓轉(zhuǎn)子相比，每100 t的30Cr2Ni4MoV鋼錠就能節(jié)省約4.8萬(wàn)元的Ni成本。

表7　優(yōu)化后的力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)30Cr2Ni4MoV 低壓轉(zhuǎn)子化學(xué)成分和熱處理工藝參數(shù)優(yōu)化，生產(chǎn)出的低壓轉(zhuǎn)子的各項(xiàng)性能指標(biāo)均一次熱處理合格，完全滿(mǎn)足用戶(hù)要求。這證明常規(guī)低壓轉(zhuǎn)子在無(wú)特殊要求時(shí)可通過(guò)適當(dāng)調(diào)整化學(xué)成分，采取在產(chǎn)品制造源頭和設(shè)計(jì)階段合理控制主要合金元素含量，可以實(shí)現(xiàn)降低原材料成本的目的。

[1]康大滔，葉國(guó)斌.大型鍛件材料及熱處理.北京:龍門(mén)書(shū)局,1998:427.

編輯杜敏

Optimization of Nickel Content of 30Cr2Ni4MoV Low Pressure Rotor

Chu Jinhui, Wang Shuai

By analyzing the influence of main alloy element nickel content of 30Cr2Ni4MoV low pressure rotor on the mechanical property of forgings, the reasonable chemical composition has been prepared. According to the optimized chemical composition and heat treatment process, every mechanical property of manufactured low pressure rotor are all qualified, so as to realize the purpose for reducing the cost of raw material.

low pressure rotor; nickel content; chemical composition; cost reduction

2016—01—18

褚錦輝(1981—)，本科，工程師，從事金屬材料及熱處理工作。電話(huà)：15846224951,E-mail：chujinhui1981@163.com

王帥(1978—)，本科，工程師，從事金屬材料及熱處理工作。電話(huà)：13993781174,E-mail：hdjccws@163.com

TG156

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