30CrMnSiNi2A鋼軸類零件感應熱處理的數值模擬

陳素明, 楊 平, 任樹鋒, 羅 賢, 王文博

(1. 中航西安飛機工業集團股份有限公司, 陜西 西安 710089;2. 西北工業大學 材料學院, 陜西 西安 710072)

30CrMnSiNi2A鋼是我國航空工業廣泛使用的一種低合金超高強度鋼,具有高的強度、良好的塑韌性以及抗疲勞性能[1-2],廣泛用于制造飛機大梁、起落架、發動機軸、高強度螺栓、固體火箭發動機殼體和化工高壓容器等零部件[3]。此類鋼種通常在使用前經過傳統熱處理工藝來獲得最佳的強韌性,以充分發揮材料的優良潛質。但是由于低合金超高強度鋼缺口敏感性較高,對于重要受拉螺紋零件,一般應對螺紋部分進行局部回火(約700 ℃)[4]。傳統的局部回火工藝常為鉛浴回火,該工藝加工制造的產品質量不穩定,返修率較高,而且鉛液具有較大的毒害性,不僅會造成環境污染,而且對操作者的安全健康也有影響。同時,鉛浴加熱工藝能耗高,生產周期長。因此,鉛浴熱處理工藝的應用越來越少。感應加熱技術具有加熱速率高、脫碳和氧化少以及重啟快等優勢,相比于傳統熱處理,感應熱處理展示出效率高、穩定性好和節能環保等優勢[5]。

截至目前,感應熱處理在工程實際的應用獲得了長足的進步。如2004年,日本JFE新日鐵超快冷生產線(Super-OLAC)和在線熱處理工藝(Heat-treatment online process,HOP)生產線的投產,實現了感應加熱在線淬火與回火,該工藝大大提高了生產率和產品的性能[6]。但是感應加熱技術在零件整體回火方面的應用并沒有在金屬熔化以及表面處理方面的應用那么廣泛,而溫度場控制困難是制約感應回火廣泛推廣的原因之一。……