[发明专利]一种高强度耐磨万向节及其热处理工艺

权利要求书

1.一种高强度耐磨万向节，其特征在于：按质量百分比计成分为：C：0.21-0.54%，Si：0.008-0.12%，Mn：0.82-0.84%，Ni：0.46-0.48%，Cr:1.68-1.85%，Mo:0.12-0.14%，V：4.24-4.27%，Zn：0.012-0.014%，Nb：0.012-0.028%，Mg:0.02-0.04%，0.06%≤Al+Ti ≤0.16%， P：≤0.050%，S：≤0.030%，复合稀土：0. 11-0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述复合稀土按质量百分比计包括以下组分：镝：12-14%，铈：23-26%，镨：9-14%，钕：3-6%，其余为镧元素；

所述万向节表面设有一层耐磨的水性涂料，所述耐磨水性涂料按质量份数计包括以下组分：环氧改性有机硅树脂：40-50份、六偏磷酸钠：2-4份、云母粉：5-8份、甲苯：3-5份、

邻苯二甲酸二辛酯：5-10份、去离子水：50-65份、丙二醇3-4份、羟乙基纤维素：6-9份、碳化硅：13-20份、羧甲基纤维素钠4-8份、助剂：2-5份、固化剂2-4份、消泡剂2-3份；

所述助剂的组分按质量份数计为：锆英石：3-5份，去离子水：40-45份，石墨粉：10-15份，铜粉：14-16份，镍粉：7-9份，聚乙二醇：7-9份，滑石粉：4-8份；所述固化剂为二乙烯三胺；所述消泡剂为二甲基硅油。

2.根据权利要求1所述的高强度耐磨万向节，其特征在于：按质量百分比计成分为：C：0.28%，Si：0.009%，Mn：0.82%，Ni：0.46%，Cr:1.68%，Mo:0.12%，V：4.24%，Zn：0.012%，Nb：0.016%，Mg:0.02%，0.03%≤Al+Ti ≤0.12%， P：≤0.030%，S：≤0.020%，复合稀土：0.11%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述复合稀土按质量百分比计包括以下组分：镝：12%，铈：23%，镨：9%，钕：3%，其余为镧元素；

所述万向节表面设有一层耐磨的水性涂料，所述耐磨水性涂料按质量份数计包括以下组分：环氧改性有机硅树脂：43份、六偏磷酸钠：3份、云母粉：4份、甲苯：3份、邻苯二甲酸二辛酯：6份、去离子水：50份、丙二醇3份、羟乙基纤维素：6份、碳化硅：13份、羧甲基纤维素钠5份、助剂：3份、固化剂2份、消泡剂2份；

所述助剂的组分按质量份数计为：锆英石：3份，去离子水：40份，石墨粉：10份，铜粉：14份，镍粉：7份，聚乙二醇：7份，滑石粉：4份；所述固化剂为二乙烯三胺；所述消泡剂为二甲基硅油。

3.根据权利要求1所述的高强度耐磨万向节，其特征在于：按质量百分比计成分为：C：0.35%，Si：0.010%，Mn：0.83%，Ni：0.47%，Cr:1.71%，Mo:0.13%，V：4.25%，Zn：0.013%，Nb：0.018%，Mg:0.03%，0.05%≤Al+Ti ≤0.10%， P：≤0.020%，S：≤0.010%，复合稀土：0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述复合稀土按质量百分比计包括以下组分：镝：13%，铈：24%，镨：11%，钕：4%，其余为镧元素；

所述万向节表面设有一层耐磨的水性涂料，所述耐磨水性涂料按质量份数计包括以下组分：环氧改性有机硅树脂：45份、六偏磷酸钠：4份、云母粉：5份、甲苯：6份、邻苯二甲酸二辛酯：7份、去离子水：52份、丙二醇3份、羟乙基纤维素：7份、碳化硅：14份、羧甲基纤维素钠6份、助剂：4份、固化剂3份、消泡剂3份；

所述助剂的组分按质量份数计为：锆英石：4份，去离子水：42份，石墨粉：11份，铜粉：15份，镍粉：8份，聚乙二醇：8份，滑石粉：5份；所述固化剂为二乙烯三胺；所述消泡剂为二甲基硅油。

4.根据权利要求1所述的高强度耐磨万向节，其特征在于：所述助剂的制备方法为：将锆英石、石墨粉、铜粉、镍粉、聚乙二醇、滑石粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒A，将粉末颗粒A、去离子水按1:3的比例搅拌混合，搅拌10-15分钟，然后加热至610-620℃下煅烧2-3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。

5.根据权利要求1-3所述的高强度耐磨万向节热处理工艺，其特征在于：具体包括以下步骤进行；

步骤一：将所选的重量百分比化学成分在钢厂经过冶炼、热轧和冷却制成汽轮机叶片坯料，用砂轮切割机对坯料进行切割，切割后在曲轴压力机上挤杆、锻头成形，得到汽万向节成形坯料；

步骤二：：对万向节毛坯进行加热，温度在650-665℃，并保温50-60min，然后采用风冷以15-20℃/s的冷却速率将铸件加速冷却至390-410℃后，再空冷至室温；

步骤三：进行热处理：a退火：锻造后，在万向节片半成品炉热至740-750℃时保温10-12分钟，然后炉冷却至250-260℃，随后打开炉门继续缓冷至140-150℃出炉空冷至室温；

b淬火：将步骤a中退火后的汽轮机叶片半成品缓慢炉热至455-460℃并保温0.5-1h，再次炉热至550-555℃后用水喷淋汽轮机叶片半成品快速降温；

c回火：将经淬火后的汽轮机叶片半成品在室温下再次入炉并炉热至245-250℃后保温10-12分钟后出炉空冷至室温；

步骤四：将温度升至570-580℃，回火40-50min，然后以30-35℃/s冷却至350-360℃，然后空冷至室温；再进行第二次回火，温度加热到610-620℃，回火50-60min，然后后空冷至室温；

步骤五：对万向节表面进行气体氮化处理，将万向节片半成品放置于气体氮化炉中并向炉中通入NH₃，将炉升温至525-527℃，保持20-22小时得到最终的万向节成品。