【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大型半封闭高强钢薄壁壳体的热处理工艺，尤其是涉及一种用于中碳低合金高强钢的大型薄壁壳体的热处理方法。
技术介绍
1、近年来，随着航天、航空、核电和舰船车辆的快速发展，为了满足大功率的要求，发动机壳体等核心部件的尺寸越来越大。发动机壳体作为一种薄壁结构的压力容器，在发动机运行过程中起到类似于“护甲”或“安全壳”的作用，需要承受高温高压的内部压力，并具备抵御外部冲击的能力。因此，材料选择和热处理质量对于发动机的安全性和可靠性至关重要。为了满足高强韧性和耐热性能，发动机壳体材料通常采用高强钢。发动机壳体生产工艺主要包括锻造、热处理、检测与机加工等步骤。其中，热处理是至关重要的环节，可以赋予材料良好的性能匹配。热处理过程中工艺参数，如温度、时间和冷却速率等需要严格控制，以确保壳体材料的组织和性能均匀一致。不合适的热处理工艺可能导致发动机壳体材料出现裂纹、变形或强度不足等问题，从而降低其安全性和可靠性。尤其对于这种尺寸大且壁厚薄的壳体件，热处理过程更容易出现变形大、机械性能不均等问题，导致后期机加工量大或无法装配、废品率高。
2、为了解决上述问题，常用的方法之一是采用局部热处理技术，通过对特定位置进行加热，减小壳体整体温度差异，降低变形的风险。例如，cn115852126a公开了一种大型压力容器不等厚结构局部热处理方法，有效降低厚薄区变形不一致和应力分布不均的情况。另一种方法则是通过采用内外部支撑结构约束工件的形状，降低变形的可能性。例如，cn112410522b公开了一种淬火处理夹具，通过设计内撑防变形结构
技术实现思路
1、鉴于本
的现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种大型半封闭高强钢薄壁壳体的热处理方法，通过制定合理的预热处理、内外协同淬火处理和回火处理等不同阶段温度和时间等工艺参数，按壁厚不等分区内外协同调控淬火介质位置、方向、流量和压力等参数，避免壳体瞬时温差过大，使其均匀冷却。这种方法可以保证薄壁壳体的变形较小、性能均一且稳定，具有良好的强韧匹配，且热处理后的微小变形量仅需进行少量机加和校形即可满足装配精度的需求，壳体合格率提高至95％以上。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种用于中碳低合金高强钢的大型薄壁壳体的热处理方法，该方法包括以下步骤：将待处理的大型半封闭薄壁壳体垂直放入预热炉内，随炉升温至500～650℃，保温时间t1；将预热处理后的所述大型半封闭薄壁壳体垂直放入淬火炉内，加热至淬火温度880～930℃，保温时间t2，以使所述大型半封闭薄壁壳体的组织完全转变为奥氏体，并使其成分均匀化；将所述大型半封闭薄壁壳体垂直放入淬火冷却装置内进行外壁与内腔协同喷淋淬火冷却，淬火介质温度为18～40℃，以使大型半封闭薄壁壳体的温度冷却至低于马氏体结束转变温度以下至少20～50℃，从而使其组织完全转变为马氏体；将淬火后的所述大型半封闭薄壁壳体转移至回火炉内，回火温度为480～560℃，保温时间t3；以及使回火加热后的所述大型半封闭薄壁壳体出炉，放置于空气中冷却至室温。
3、由此，本专利技术的热处理方法通过制定合理的预热处理、内外协同淬火处理和回火处理等不同阶段的工艺参数，有效解决了大型半封闭薄壁壳体的淬火冷却变形大、性能不均等难题。经热处理后，壳体件仅需进行少量机加工和校形即可满足装配精度要求，将产品合格率提高至95％以上。
4、在本专利技术的一种可能实施方式中，所述保温时间t1为所述大型半封闭薄壁壳体的有效厚度d的0.4～1.0倍，其中t1的单位为分钟，d的单位为毫米。
5、在本专利技术的一种可能实施方式中，所述保温时间t2为所述大型半封闭薄壁壳体的有效厚度d的1.2～3.0倍，其中t2的单位为分钟，d的单位为毫米。
6、在本专利技术的一种可能实施方式中，在进行所述外壁与内腔协同喷淋淬火冷却的过程中，通过控制所述淬火介质的位置、方向、流量、压力来精确控制不同壁厚处的冷却速度，使所述大型半封闭薄壁壳体的外壁与内腔均匀冷却。
7、在本专利技术的一种可能实施方式中，所述淬火介质的位置、方向、流量、压力是通过对所述大型半封闭薄壁壳体的几何形状、材料特性以及淬火介质的性质进行淬火过程仿真模拟优化获得的。
8、在本专利技术的一种可能实施方式中，所述保温时间t3为壳体有效厚度d的0.8～3.0倍，其中t3的单位为分钟，d的单位为毫米。
9、在本专利技术的一种可能实施方式中，所述预热炉和所述淬火炉中均通入氮气。由此，能够有效隔绝空气中的氧气，从而防止材料在高温下氧化。此外，在本专利技术的一种可能实施方式中，将氮气的流动速度调节至10～15m/s的范围，以确保气氛的均匀性和稳定性。
10、在本专利技术的一种可能实施方式中，所述方法还包括独立控制所述预热炉、所述淬火炉、所述回火炉、所述淬火冷却装置，使得它们内部的温度差在±5℃以内，所述淬火介质的温度差在±2℃以内，所述淬火介质的浓度差在±0.5％以内。
11、本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的用于中碳低合金高强钢的大型半封闭薄壁壳体的热处理方法，通过制定合理的预热处理、内外协同淬火处理和回火处理等不同阶段的工艺参数，有效控制了热处理过程中的冷却速度和温度分布，使大型半封闭薄壁壳体均匀冷却，大幅减少薄壁壳体在淬火过程中的变形，显著提高性能均一性，具有良好的强韧匹配。本专利技术的热处理方法有效解决了大型半封闭高强钢薄壁壳体的淬火冷却变形大、性能不均等难题，经热处理后，壳体件仅需进行少量机加和校形即可满足装配精度的需求，提高产品合格率至95％以上，实现热处理后少无机加，大幅节约生产成本和时间，提高了壳体的装配精度和质量，经济效益显著。
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1.一种用于中碳低合金高强钢的大型半封闭薄壁壳体的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求书1所述的热处理方法，其特征在于，所述保温时间T1为所述大型半封闭薄壁壳体的有效厚度d的0.4～1.0倍，其中T1的单位为分钟，d的单位为毫米。
3.根据权利要求书1所述的热处理方法，其特征在于，所述保温时间T2为所述大型半封闭薄壁壳体的有效厚度d的1.2～3.0倍，其中T2的单位为分钟，d的单位为毫米。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在进行所述外壁与内腔协同喷淋淬火冷却的过程中，通过控制所述淬火介质的位置、方向、流量、压力来精确控制不同壁厚处的冷却速度，使所述大型半封闭薄壁壳体的外壁与内腔均匀冷却。
5.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，所述淬火介质的位置、方向、流量、压力是通过对所述大型半封闭薄壁壳体的几何形状、材料特性以及淬火介质的性质进行淬火过程仿真模拟优化获得的。
6.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述保温时间T3为壳体有效厚度d的0.8～3.0倍，其中T3的单位为
7.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述预热炉和所述淬火炉中均通入氮气。
8.根据权利要求7所述的热处理方法，其特征在于，所述氮气的流动速度为10～15m/s。
9.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，还包括独立控制所述预热炉、所述淬火炉、所述回火炉、所述淬火冷却装置，使得它们内部的温度差在±5℃以内，所述淬火介质的温度差在±2℃以内，所述淬火介质的浓度差在±0.5％以内。
...【技术特征摘要】
1.一种用于中碳低合金高强钢的大型半封闭薄壁壳体的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求书1所述的热处理方法，其特征在于，所述保温时间t1为所述大型半封闭薄壁壳体的有效厚度d的0.4～1.0倍，其中t1的单位为分钟，d的单位为毫米。
3.根据权利要求书1所述的热处理方法，其特征在于，所述保温时间t2为所述大型半封闭薄壁壳体的有效厚度d的1.2～3.0倍，其中t2的单位为分钟，d的单位为毫米。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在进行所述外壁与内腔协同喷淋淬火冷却的过程中，通过控制所述淬火介质的位置、方向、流量、压力来精确控制不同壁厚处的冷却速度，使所述大型半封闭薄壁壳体的外壁与内腔均匀冷却。
5.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李贤君，王德成，陈宝凤，张文良，姜超，刘俊杰，王劲，张伦，
申请(专利权)人：中国机械总院集团北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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