專利名稱：一種升船機安全機構(gòu)鎖定塊及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型機械零件的制造工藝，具體的說是一種升船機安全機構(gòu)鎖定塊及其制造工藝。
背景技術(shù)：
大型機械零件毛坯的鍛造及熱處理一直是機械制造行業(yè)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(nèi)部質(zhì)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(gòu)的關(guān)鍵部件，其最終形狀為螺旋齒形，螺旋齒加工后需調(diào)質(zhì)處理，內(nèi)部探傷要求極高，相當于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，制造難度和風險很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)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淬火組織大于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(wěn)定，極少氣孔及沙眼。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其化學成分的質(zhì)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%，余量為Fe。升船機安全機構(gòu)鎖定塊的制造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛后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；
加熱工序采用分段加熱，第一段加熱溫度為700-750°C，到溫后保溫10-15min，第二段加熱溫度為850-880°C，到溫后保溫35-40min，然后空冷至室溫；
鍛后熱處理工序采用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大于第二次正火溫度，第一次回火溫度大于第二次回火溫度；
第一次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為850-880°C，到溫后保溫16-19min，第二段加熱溫度為700-750°C，到溫后保溫15-17min，然后空冷20-25min后進行第二次正火；
第二次正火:采用分 段加熱，第一段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫后保溫20-23min，第二段加熱溫度為600_650°C加熱，到溫后保溫10_15min，然后水冷至室溫；第一次回火:回火溫度800-830°C，到溫后保溫16-19min，然后空冷5-7min后進行第二次回火；
第二次回火:回火溫度600-630°C，到溫后保溫6-9min，然后進行冷卻；
冷卻采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至450-470°C，然后空冷至400-430°C，再采用水冷以4-5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至300-350°C，再采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理采用分段加熱，第一段加熱溫度為600-650°C加熱，到溫后保溫15-18min，第二段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫后保溫20-30min，然后水冷至室溫。本發(fā)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(diào)整確定加熱溫度；解剖觀測檢測調(diào)質(zhì)淬火、回火后不同深度的硬度，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，確定鍛后熱處理溫度。本發(fā)明加熱工序采用分段加熱，保證了縱向組織細化均勻，使鎖定塊距齒面25mm淬火組織大于90%，確保后續(xù)的鍛造不損壞細化的組織。本發(fā)明鍛后熱處理工序采用采用兩次正火+兩次回火+冷卻的熱處理工藝，兩次正火后使鎖定塊的帶狀組織等缺陷減輕明顯，組織細化均勻；正火后兩次回火，組織更為均勻穩(wěn)定，且晶粒更細化，使鎖定塊的強度、韌性以及低溫沖擊性能得到很大的提高。第一次正火溫度高于第二次正火溫度，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；第一次回火溫度高于第二次回火溫度，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于一致；冷卻通過水冷與空冷結(jié)合，先以較慢的冷卻速度水冷，然后進行空冷，最后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(具體可見后面發(fā)明優(yōu)點部分的力學性能)，而且使組織更為均勻穩(wěn)定，極少出現(xiàn)氣孔及沙眼。本發(fā)明的熱處理采用分段加熱，鞏固鍛后熱處理的技術(shù)效果，使組織更為均勻穩(wěn)定，使出現(xiàn)有極少氣孔及沙眼變得更加細小或消除?？傊景l(fā)明采取 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，并且使厚度方向的組織晶粒度趨于一致；采用兩次正火，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，提高鎖定塊整體沖擊性能；正火后兩次回火，且第一次回火溫度較高，組織更為均勻穩(wěn)定，低溫沖擊性能進一步提高，表面至心部性能趨于一致；回火后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(xiàn)氣孔及沙眼。本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是:
前述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:35-40%，鈰:15-20%,鐠:7-18%,釹=10-16%,钷:5_7%，釓:2_4%，镥:5_6%，鏑:1_3%，其余鑭系元素:1-3%，以上各組分之和為100%。前述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其化學成分的質(zhì)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%，余量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:35%，鈰:20%,鐠:16%,釹:15%,钷:5%，釓:2%，镥:5%，鏑:1%，其余鑭系元素:1%。前述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其化學成分的質(zhì)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%，余量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為-M:40%，鈰:15%,鐠:18%,釹:10%,钷:6%，釓:3%，镥:6%，鏑:1%，其余鑭系元素:1%。前述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其化學成分的質(zhì)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%，余量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:37%，鈰:18%，鐠:7%，釹:16%，钷:7%，禮:4%，镥:5%，鏑:3%，其余鑭系元素:3%。本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明工藝生產(chǎn)的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，齒表面硬度HB≥300 (表面疲勞強度);距齒面25mm淬火組織大于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(gòu)鎖定塊，其化學成分的質(zhì)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%，余量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:35%，鈰:20%,鐠:16%,釹:15%,钷:5%，釓:2%，镥:5%，鏑:1%，其余鑭系元素:1%。本實施例升船機安全機構(gòu)鎖定塊的制造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛后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(xiàn)有常用工序。加熱工序采用采用分段加熱，第一段加熱溫度為700°C，到溫后保溫lOmin，第二段加熱溫度為850°C，到溫后保溫35min，然后空冷至室溫；
鍛后熱處理工序采用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大于第二次正火溫度，第一次回火溫度大于第二次回火溫度；第一次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為8500C，到溫后保溫16min，第二段加熱溫度為700°C，到溫后保溫15min，然后空冷20min后進行第二次正火；第二次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為660°C加熱，到溫后保溫20min，第二段加熱溫度為600°C加熱,到溫后保溫lOmin，然后水冷至室溫；第一次回火:回火溫度800°C，到溫后保溫16min，然后空冷5min后進行第二次回火；第二次回火:回火溫度600°C，到溫后保溫6min，然后進行冷卻；冷卻采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至450°C，然后空冷至400°C，再采用水冷以4°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至300°C，再采用水冷以1°C /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理采用分段加熱，第一段加熱溫度為600°C加熱，到溫后保溫15min，第二段加熱溫度為660°C加熱,到溫后保溫20min,然后水冷至室溫。實施例2本實施例的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其化學成分的質(zhì)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%，余量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:40%，鈰:15%,鐠:18%,釹:10%,钷:6%，釓:3%，镥:6%，鏑:1%，其余鑭系元素:1%。本實施例升船機安全機構(gòu)鎖定塊的制造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛后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(xiàn)有常用工序。加熱工序采用采用分段加熱，第一段加熱溫度為720°C，到溫后保溫13min，第二段加熱溫度為860°C，到溫后保溫38min，然后空冷至室溫；
鍛后熱處理工序采用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大于第二次正火溫度，第一次回火溫度大于第二次回火溫度；第一次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為8600C，到溫后保溫17min，第二段加熱溫度為730°C，到溫后保溫16min，然后空冷23min后進行第二次正火；第二次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為670°C加熱，到溫后保溫22min，第二段加熱溫度為630°C加熱,到溫后保溫12min，然后水冷至室溫；第一次回火:回火溫度820°C，到溫后保 溫17min，然后空冷6min后進行第二次回火；第二次回火:回火溫度620°C，到溫后保溫7min，然后進行冷卻；冷卻采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以2V /s的冷卻速率將鋼板水冷至460°C，然后空冷至420°C，再采用水冷以5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至330°C，再采用水冷以2V /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理采用分段加熱，第一段加熱溫度為630°C加熱，到溫后保溫16min，第二段加熱溫度為670°C加熱,到溫后保溫25min,然后水冷至室溫。實施例3
本實施例的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其化學成分的質(zhì)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%，余量為 Fe ；
鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:37%，鈰:18%，鐠:7%，釹:16%，钷:7%，釓:4%，镥:5%，鏑:3%，其余鑭系元素:3%。本實施例升船機安全機構(gòu)鎖定塊的制造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛后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(xiàn)有常用工序。加熱工序采用采用分段加熱，第一段加熱溫度為750°C，到溫后保溫15min，第二段加熱溫度為880°C，到溫后保溫40min，然后空冷至室溫；
鍛后熱處理工序采用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大于第二次正火溫度，第一次回火溫度大于第二次回火溫度；第一次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為8800C，到溫后保溫19min，第二段加熱溫度為750°C，到溫后保溫17min，然后空冷25min后進行第二次正火；第二次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為690°C加熱，到溫后保溫23min，第二段加熱溫度為650°C加熱,到溫后保溫15min，然后水冷至室溫；第一次回火:回火溫度830°C，到溫后保溫19min，然后空冷7min后進行第二次回火；第二次回火:回火溫度630°C，到溫后保溫9min，然后進行冷卻；冷卻采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至470°C，然后空冷至430°C，再采用水冷以5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至350°C，再采用水冷以2V /s的冷卻速率冷卻至室溫；
熱處理采用分段加熱，第一段加熱溫度為650°C加熱，到溫后保溫18min，第二段加熱溫度為690°C加熱,到溫后保溫30min,然后水冷至室溫。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其特征在于:其化學成分的質(zhì)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%，余量為Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其特征在于:所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:35-40%,鈰:15-20%，鐠:7-18%,釹:10-16%,钷:5_7%，釓:2_4%，镥:5_6%，鏑:1_3%，其余鑭系元素:1-3%，以上各組分之和為100%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其特征在于:其化學成分的質(zhì)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%,余量為Fe ； 所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為M:35%，鈰:20%，鐠:16%，釹:15%，钷:5%，釓:2%，镥:5%，鏑:1%，其余鑭系元素:1%。
4.如權(quán)利要求1或2所述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其特征在于:其化學成分的質(zhì)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%，余量為Fe ； 所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:40%，鈰:15%，鐠:18%，釹:10%,钷:6%，釓:3%，镥:6%，鏑:1%，其余鑭系元素:1%。
5.如權(quán)利要求1或2所述的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，其特征在于:其化學成分的質(zhì)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%，余量為Fe ； 所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為-M:37%，鈰:18%，鐠:7%，釹:16%，钷:7%，釓:4%，镥:5%，鏑:3%，其余鑭系元素:3%。
6.權(quán)利要求1或2所述升船機安全機構(gòu)鎖定塊的制造工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一鍛后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；其特征在于: 所述加熱工序采用分段加熱，第一段加熱溫度為700-750°C，到溫后保溫10-15min，第二段加熱溫度為850-880°C，到溫后保溫35-40min，然后空冷至室溫； 所述鍛后熱處理工序采用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大于第二次正火溫度，第一次回火溫度大于第二次回火溫度； 所述第一次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為850-880°C，到溫后保溫16-19min,第二段加熱溫度為700_750°C，到溫后保溫15_17min，然后空冷20_25min后進行第二次正火；所述第二次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫后保溫20-23min，第二段加熱溫度為600_650°C加熱，到溫后保溫10_15min，然后水冷至室溫； 所述第一次回火:回火溫度800-830°C，到溫后保溫16-19min，然后空冷5_7min后進行第二次回火； 所述第二次回火:回火溫度600-630°C,到溫后保溫6-9min,然后進行冷卻； 所述冷卻采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至450-470°C，然后空冷至400-430°C，再采用水冷以4-5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至300-350°C，再采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率冷卻至室溫； 所述熱處理采用分段加熱，第一段加熱溫度為600-650°C加熱，到溫后保溫15-18min，第二段加 熱溫度為660-690°C加熱，到溫后保溫20-30min，然后水冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明是一種升船機安全機構(gòu)鎖定塊及其制造工藝，按以下工序進行選材—下料—加熱—鍛造—鍛后熱處理—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；加熱工序采用分段加熱，鍛后熱處理工序采用采用兩次正火+兩次回火+冷卻的熱處理工藝，熱處理采用分段加熱。本發(fā)明工藝生產(chǎn)的升船機安全機構(gòu)鎖定塊，齒表面硬度HB≥300(表面疲勞強度)；距齒面25mm淬火組織大于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(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
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