635 mm动叶片高频淬火工装及工艺研究

武彦荣 黄有为 向 冲 梁 刚 洪阳东

(东方汽轮机有限公司，四川618000)

某种汽轮机低压缸第5级动叶片叶片总长715.75 mm，有效长度635 mm。叶片材料选用1Cr12Ni3Mo2VN，叶根形式为纵树型。图纸要求对该叶片进汽边采用高频感应淬火加回火的方式进行防水蚀处理，淬火后要求硬度满足40～55HRC。淬火区域长度200～205 mm，宽度22～25 mm。该试验主要研究635 mm叶片高频淬火工装设计和淬火工艺。通过采用635 mm叶片进行高频淬火试验，并解剖分析其硬度和金相，高频淬火后硬度40～55HRC，得出最佳的高频淬火工装及工艺。

1 高频感应淬火工装设计

635 mm动叶片叶根形式为纵树型。淬火工装设计应遵循以下规则：(1)工装应具有较高的刚性和强度；(2)工装应具有使用方便性，装卡操作应简单、可靠；(3)动叶片高频淬火时叶片已精加工，淬火过程中需要保护叶片。工装在长度方向的定位采用左右定位块定位，设计中考虑到正反向动叶的通用性，淬反向叶片时左右定位块互换[1]。为了方便叶片装卸，定位块与底板采用螺栓连接，动叶装卡时取下定位块。另外，为了保证淬火质量，叶根中心与旋转中心一致，且与淬火机床采用螺栓连接方式。635mm动叶片高频感应淬火工装示意图如图1所示。

图1 635 mm动叶片高频感应淬火工装示意图Figure 1 Sketch of high frequency quenching toolings for 635mm moving blade

2 635 mm动叶片高频感应淬火试验

2.1 淬火试验参数

635 mm动叶片高频感应淬火设备采用淬火机床，回火采用回火专用罩式炉。淬火机床设定走速为40 mm/min，淬火温度1040±20℃，冷却时采用压缩空气喷吹进行冷却。回火温度240～260℃，回火保温4～5 h，炉冷。

2.2 淬火前调试淬火工装

叶片淬火前根据正、反叶片叶根形状的不同调整夹具的位置。为验证程序参数和感应器的合理性，采用试验叶片进行冷态调试和热态调试，确定采用单边等长窄口宽腹感应器。淬火前采用光电检测加接触检测方式确定叶片X、Y平面变形情况，自动调整参数，保证感应器与叶片间距控制在1.5～2 mm左右。

3 635 mm动叶片淬火后解剖分析

对叶片分不同截面进行取样。取样后检测其硬度分布及金相组织，具体结果如图2和表1所示。

图2 635-01-1#试样硬度分布Figure 2 Hardness distribution of 635-01-1# sample

淬硬区基体组织晶粒度等级组织晶粒度等级635-01-1#635-01-2#635-01-3#回火马氏体回火马氏体回火马氏体666回火马氏体回火马氏体回火马氏体444

由表1可以看出，淬火温度选用1040±20℃，淬火后空冷；回火温度为240～260℃，保温4～5 h。高频淬火后叶片进汽边硬度约43～45HRC，满足要求。

4 结论

(1)通过试验及产品试证，高频淬火工装满足635 mm叶片正、反向高频淬火要求。

(2)通过采用自动淬火机床分别对635 mm叶片进行淬火试验并解剖分析，得出635 mm叶片高频淬火工艺参数，即淬火温度为1020～1080℃，淬火后空冷；回火温度为 200～300℃，保温5～8 h。满足要求。

(3)通过对实际生产中的叶片进行了硬度抽查统计，所有硬度值均满足要求。

[1] 丁建生，何贵，刘春兰，等. 1080MW核电汽轮机1448mm叶片高频淬火工装设计. 热加工工艺，2012，41(24):211-213.