一种D406A超高强度钢燃烧室壳体的退火方法技术

本发明专利技术提供了一种D406A超高强度钢燃烧室壳体的退火方法，将道次间旋压后的筒体放入感应线圈中，升温至760～820℃，保温5～30s后冷至650℃，保温10～30s后空冷；将经过终旋后的筒体装入感应线圈，升温至700～780℃，保温1～2s后空冷；前后连接件与筒体组焊后，将感应线圈对准焊缝，升温至300～350℃，保温30～60s后升温至750～770℃，保温10～15s后冷至600℃，保温10～30s后空冷；将支座焊接后的燃烧室壳体涂料保护后吊入电阻炉退火，在750～770℃保温30min～60min，炉冷至600℃后出炉空冷。本发明专利技术退火时间短，能耗小，能快速提高生产效率，细化晶粒，减少变形，且工艺简单，操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种D406A超高强度钢燃烧室壳体的退火方法


[0001]本专利技术属于金属材料加工技术，涉及一种退火方法。

技术介绍

[0002]固体火箭发动机燃烧室壳体一般采用超高强度钢D406A材料，通常由前连接件、后连接件、筒体及支座焊接而成，而燃烧室壳体的成形工艺流程为：各工件机械加工
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筒体道次间旋压
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筒体道次间软化退火
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筒体最终旋压
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筒体去应力退火
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前、后连接件与筒体对焊
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退火
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支座焊接
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退火
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淬火+回火
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机械加工。即燃烧室壳体成形过程中主要的加工技术有机械加工、旋压成形、焊接和热处理，而壳体成形过程需经历的退火工序有，筒体旋压道次间的退火、筒体终旋后的去应力退火、前后连接件与筒体组焊后的退火以及支座焊接后的退火。目前，筒体成形过程中的退火和焊接后的退火均在电阻炉中进行，退火温度在650℃～720℃之间，每道工序的退火时长从6h～24h不等，这就导致整个燃烧室壳体退火过程能耗高、周期长，此外，燃烧室壳体属于薄壁件，多次退火存在脱碳氧化、变形大、力学性能不稳定及应力消除不均匀等现象。因此，寻求一种高效率、低能耗、力学性能稳定及应力消除均匀的燃烧室壳体退火方法势在必行。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种D406A超高强度钢燃烧室壳体的退火方法，通过感应加热退火代替筒体旋压道次间、筒体终旋后、前后连接件与筒体组焊后在电阻炉中的退火，感应加热退火时间短，能耗小，能快速提高生产效率，细化晶粒，减少变形，且工艺简单，操作方便。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0005]1)将道次间旋压后的筒体放入感应线圈中，以60～200℃/s的速率升温至760～820℃，保温5～30s；然后以10～20℃/s的速率冷至650℃，保温10～30s，保温结束后空冷；
[0006]2)将经过终旋后的筒体装入感应线圈，以100～300℃/s的速率升温至700～780℃，保温1～2s，保温结束后空冷；
[0007]3)前后连接件与筒体组焊后，将感应线圈对准焊缝，以100～200℃/s的速率升温至300～350℃，保温30～60s；然后以10～20℃/s的速率升温至750～770℃，保温10～15s；保温结束后以5～10℃/s的速率冷至600℃，然后保温10～30s，保温结束后空冷；
[0008]4)将支座焊接后的燃烧室壳体涂料保护后吊入电阻炉退火，在750～770℃保温30min～60min，炉冷至600℃后出炉空冷，完成燃烧室壳体的退火。
[0009]所述步骤1)～3)中，所述的加热、保温和冷却过程中筒体以15～30转/分旋转。
[0010]所述步骤3)中感应线圈的宽度为30～50mm。
[0011]本专利技术的有益效果是：
[0012]首先，D406A超高强度钢具有低应力撕裂特性，当材料某一点强度被突破时会产生撕裂效应，因此，筒体旋压时，需在旋压道次间进行软化退火使其消除应力，恢复塑性，降低
硬度，以利于随后的再旋压成形。道次间旋压后的筒体壁厚在5～10mm之间，将道次间旋压的筒体放入感应线圈中，以60～200℃/s的加热速率快速升温至软化温度760～820℃，保温5～30s，快速的升温速度可以抑制奥氏体转变，同时，快速的加热速度使D406A超高强度钢旋压筒体的软化温度区间扩大，即相比普通退火，最低软化温度会降低，软化终止温度会升高，在此温度区间以较高的软化温度和较短的保温时间使旋压的冷变形织构快速的转变成等轴晶粒，形成的晶粒更加细小，然后以10～20℃/s的速率冷至650℃，保温10～30s后空冷，从软化温度慢冷至650℃保温后空冷是防止高温快速冷却形成较大的热应力；
[0013]第二，筒体终旋后，以100～300℃/s的感应加热速率升温至700～780℃，保温1～2s，筒体加热结束后空冷。筒体终旋后壁厚在0.8～3mm左右，快速升温及短时保温避免薄壁筒体脱碳，减少筒体变形，消除旋压应力；此外，筒体终旋后的变形量较道次间的变形量要大，冷变形量越大，软化温度越低，消除应力和形成等轴晶粒的温度较低，时间越短，同时，因终旋后的筒体壁厚较薄，短的保温时间足以保证温度均匀，同时防止长时间保温使晶粒粗大；
[0014]第三，前、后连接件与筒体组焊后，将感应线圈对准焊缝，感应线圈的宽度为30～50mm，以100～200℃/s的速率升温至300～350℃，保温30～60s，然后以10～20℃/s的速率升温至750～770℃，保温10～15s，保温结束后以5～10℃/s的速率冷至600℃，然后保温10～30s，保温结束后空冷。焊接后焊缝和热影响区宽度不超过30mm，只针对焊缝和热影响区进行感应退火，具有精确的加热深度和加热区域，加热过程易于控制且燃烧室壳体变形小。同时，D406A超高强度钢焊后空冷常出现硬脆的马氏体和上贝氏体组织，焊后要求及时退火，如放置时间太长会出现裂纹和变形，而感应退火则可实现焊后及时退火；此外，焊接后的焊缝不可避免的会出现热裂纹、冷裂纹、夹杂、气孔等缺陷，必须对焊缝进行补焊，补焊后又需重新退火，如采用电阻炉退火，多次退火会带来变形脱碳等诸多问题，但采用感应退火，只需对焊缝及热影响区进行退火即可，退火速度快且不会出现上述问题。此外，快速加热到300～350℃保温可使焊缝温度均匀，避免在回火脆性区加热，而在750～770℃保温，可以避免在500～700℃的再热裂纹敏感区加热和保温，防止出现再热裂纹，同时可防止在回火脆性区380～550℃加热和保温，降低焊缝韧性，同理，冷至600℃保温后空冷也是为了快速通过回火脆性区，防止出现回火脆性。另外，在750～770℃保温10～15s，该温度分布区间正好在D406A材料奥氏体相变点775℃以下，感应加热较慢的升温速度可以保证在此温度区间不会提高相变温度，使焊缝的马氏体和上贝氏体组织转变速度更快，有利于改善焊缝的塑性，同时，还可以加快合金碳化物的析出速度，使焊缝组织细化并阻碍其粗化，有利于提高焊缝强度和韧性。
[0015]第四，将支座焊接后的燃烧室壳体涂料保护后吊入电阻炉退火，在750～770℃保温30min～60min，炉冷至600℃出炉空冷。由于壳体上焊接的支座数量较多且大小不一，位置不同，这就造成焊接后壳体的应力分布不同，在电阻炉采用较高的退火和较短的保温时间可以快速的消除支座焊接后局部应力分布不均匀现象，同时，可以消除前后连接件机加后的应力分布，以及消除焊缝感应退火过渡段的应力分布，使整个燃烧室壳体应力分布均匀；此外，炉冷到600℃出炉空冷是减小高温出炉空冷造成的热应力，将残余应力降低，另外炉冷至600℃出炉空冷是减少工件在炉中时间，提高生产效率。采用上述的相关措施，既减小了后续的燃烧室壳体的淬火变形，又提高了燃烧室壳体稳定性和生产效率。
[0016]第五，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种D406A超高强度钢燃烧室壳体的退火方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将道次间旋压后的筒体放入感应线圈中，以60～200℃/s的速率升温至760～820℃，保温5～30s；然后以10～20℃/s的速率冷至650℃，保温10～30s，保温结束后空冷；2)将经过终旋后的筒体装入感应线圈，以100～300℃/s的速率升温至700～780℃，保温1～2s，保温结束后空冷；3)前后连接件与筒体组焊后，将感应线圈对准焊缝，以100～200℃/s的速率升温至300～350℃，保温30～60s；然后以10～20℃/s的速率升温至750～770℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚红，张志正，盛春翔，姬广平，李蒙，陈锋，郭铁坚，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：