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水电抽水蓄能机组18MnCrNiMo磁轭锻件热处理

发表时间：2021/4/2 来源：《科学与技术》2020年第31期作者：刘春雷

[导读] 水电转子磁轭是抽水蓄能机组发电电动机的关键部件，本文介绍了通过设计合理的化学成分和热处理工艺，使新材料

        刘春雷
        中国第一重型机械股份公司铸锻钢事业部
        摘要：水电转子磁轭是抽水蓄能机组发电电动机的关键部件，本文介绍了通过设计合理的化学成分和热处理工艺，使新材料18MnCrNiMo制造的整体磁轭锻件能够达到Q690等级高强度钢板的性能水平。
关键词：磁轭    化学成分    热处理     锻件     性能
前言
        水电转子磁轭主要作用是产生转动惯量和固定磁极，以往一直沿用Q690等级高强度钢板制造，钢板制造工艺水平较为成熟。但受轧机吨位及钢锭重量的限制，钢板可制造的厚度和外形尺寸有限，因此钢板制造磁轭存在废品率高、加工后易错牙、平面度差、局部应力大等缺点。近年来，随着抽水蓄能机组的容量越来越大，水头越来越高，对转子磁轭的材料提出了更高的要求，因此各大电站主机厂均提出采用新材料18MnCrNiMo制造整体磁轭锻件的需求。
1．问题的提出
        由于磁轭锻件具有合金元素含量及碳当量低、材料淬透性差、性能要求高、热处理有效截面大（外径≈φ4710；内径≈φ2576；高度≈400mm），取样位置苛刻（要求在距内圆表面90mm，1/2高度位置取样检测性能）等特点，粗加工取样示意图见图1。因此通过设计合理的化学成分和热处理工艺，才能保证材料的机械性能最佳。

⑶热处理：热处理加热采用大型电炉，锻件摆放在炉体中间垫铁上，保证加热过程中温度场的均匀性，锻件与垫铁之间垫平、垫实防止产生过大变形。低温升温时采用限速升温，因为低温阶段锻件心部还处于弹性状态，过高的温差易造成过大的热应力而导致锻件开裂。随着炉温的升高，到相变点前保持一段时间，其目的是减小锻件内外温差，为相变做准备，使相变在锻件的整个截面上均匀地进行，可以避免产生较大的组织应力。当炉温到达相变点温度后，进行均温，均温完成后进入保温阶段，使工件心部温度也达到加热温度，并完成奥氏体转变。减少高温保持时间，避免造成较大的氧化和晶粒粗大。冷却采用大型循环水水槽进行冷却，最终得到综合机械性能较好的贝氏体组织，防止铁素体析出。热处理工艺曲线见图2。