1．汽輪機(jī)葉輪的熱處理工藝設(shè)計(jì)

(1)汽輪機(jī)葉輪失效方式及其用鋼汽輪機(jī)葉輪的主要失效方式是末幾級(jí)葉輪，特別是末級(jí)葉輪葉根槽或鍵槽部分出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，當(dāng)其裂紋達(dá)到一定深度后，將導(dǎo)致整個(gè)葉輪飛裂。汽輪機(jī)的普通葉輪用鋼主要有：34CrNi3Mo、35CrMoV、34CrMol等，要求強(qiáng)度和韌性較高的或特大型葉輪采用30Cr2Ni4MoV鋼制造。

(2)葉輪的制作工藝路線鋼錠開(kāi)坯→預(yù)防白點(diǎn)退火→下料→模鍛→正火+高溫回火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→成品。

(3)承載特點(diǎn)分析由于工作時(shí)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)離心力和振動(dòng)應(yīng)力的綜合作用下，使其承受巨大的切應(yīng)力和徑向應(yīng)力。葉輪葉根槽和鍵槽的尖角處還受到應(yīng)力集中和濕蒸汽環(huán)境腐蝕的雙重作用等。因此，葉輪要有高的強(qiáng)度，良好的韌性和塑性，以及低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

(4)熱處理工藝性分析

1)對(duì)于35CrMoV、34CrMol等鋼，如果原材料冶煉時(shí)未經(jīng)精煉的真空除氣處理，容易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷，所以鍛造開(kāi)坯后應(yīng)進(jìn)行640~660℃的預(yù)防白點(diǎn)處理，且鍛件從鍛后到預(yù)防白點(diǎn)處理入爐的停留時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，特別是輪緣溫度不得低于350℃。

2)由于汽輪機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且其多處壁厚不一，加之所用鋼種導(dǎo)熱性較差等原因，熱處理過(guò)程均應(yīng)控制其加熱和冷卻速度以及冷卻的終止溫度等。

(5)葉輪的熱處理工藝設(shè)計(jì)以34CrNi3Mo鋼制直徑為Φ1146mm的葉輪為例，闡述其熱處理工藝方法和參數(shù)的設(shè)計(jì)。

1)34CrNi3Mo鋼制葉輪毛坯的預(yù)備熱處理。擬采用正火+高溫回火：將鍛件直接裝入已加熱到600~650℃的大型臺(tái)車(chē)式電阻爐中，保溫透燒后拉出臺(tái)車(chē)空冷到表面溫度為280~320℃后推入臺(tái)車(chē)并在該溫度下透燒，然后緩慢加熱到正火溫度，透燒后再拉出臺(tái)車(chē)進(jìn)行空冷，待溫度達(dá)280~320℃后緩慢加熱到高溫回火溫度進(jìn)行保溫透燒，隨后爐冷到400℃左右，再控制更慢的速度冷至250℃以下出爐。

2)34CrNi3Mo鋼制葉輪的最終熱處理。根據(jù)該葉輪的使用性能要求，擬將調(diào)質(zhì)處理作為其最終熱處理方法，即將粗加工好的半成品裝入350℃的大型臺(tái)車(chē)爐中保溫透燒后升溫到630~670℃，透燒后繼續(xù)升溫到淬火溫度并保溫透燒，隨后拉出臺(tái)車(chē)，將葉輪浸入油中冷卻，待葉輪溫度達(dá)150℃左右出油。殘油靠余熱自然燒干后，及時(shí)裝上臺(tái)車(chē)，在330~370℃保溫透燒，隨后升溫到高溫回火溫度，并保溫透燒后緩慢冷卻到250℃以下出爐。

2．葉輪的處理結(jié)果

葉輪最終熱處理后，同爐處理的試樣力學(xué)性能如表所示。

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