[发明专利]基于加热气体精确控温的梯度热处理炉及热处理方法

说明书

本申请涉及一种基于加热气体精确控温的梯度热处理炉及热处理方法，属于金属材料热处理技术领域，梯度热处理炉包括：上炉体、下炉体、热风循环组件、隔热组件、气冷组件；所述上炉体的上腔体内设置有热风加热组件；下炉体的下腔体内设置有用于对轮缘进行加热的环状电热组件；隔热组件将盘形工件的轮缘部分和轮毂部分隔离；热风循环组件将热风加热组件加热后的空气输出至盘形工件的轮毂部分的上下表面进行加热；气冷组件将冷却空气送入轮毂加热区域对轮毂部分的加热温度进行调节；下炉体内设置有多个热电偶。本申请提供的梯度热处理炉具有梯度界面和温度控制精度高、升温速度快、温度均匀性强的优点。

技术领域

本申请涉及金属材料热处理技术领域，尤其涉及一种基于加热气体精确控温的梯度热处理炉及热处理方法。

背景技术

高温合金涡轮盘件服役过程中其轮毂部位和轮缘部位因承受温度冲击和应力载荷差异，故要求具有不同尺寸的晶粒组织。轮毂部位因承受高应力和低温度，要求具有较为细小的晶粒尺寸（轮毂晶粒度10~11级），以保证高的屈服强度、抗拉强度，低循环疲劳性能；而轮缘部位承受低应力和高温度，要求具有粗大的晶粒尺寸（轮缘晶粒度5~6）级，以保证高持久性能、高蠕变强度、高损伤容限能力，从而获得最优的力学性能。

上述组织性能要求对涡轮盘件进行梯度热处理，梯度热处理炉与传统热处理炉获得均匀的温度场相悖，需要对盘形工件不同部位实施不同的热处理过程，同时需要对轮缘部位和轮毂部位梯度热处理的过渡界面进行精确控制。相关技术中，盘形工件梯度热处理装置通过在上炉体和下炉体上分别设置一个冷却箱填充导热盐进行冷却，炉壁设置电阻带实现加热，其只能进行大温度梯度的热处理。

针对上述中的相关技术，发明人认为其只能对盘形工件进行大温度梯度的热处理，无法兼顾小温度梯度热处理的工艺需求，对于一些盘形件来说，大温度梯度易导致盘形件应力集中，发生断裂。

发明内容

为了解决相关技术中梯度热处理过程温度梯度大的问题，本申请提供一种基于加热气体精确控温的梯度热处理炉及热处理方法。

第一方面，本申请提供一种基于加热气体精确控温的梯度热处理炉采用如下的技术方案：

一种基于加热气体精确控温的梯度热处理炉，包括：

上炉体、下炉体、热风循环组件以及气冷组件；

所述上炉体内形成有上腔体，所述上腔体内设置有用于对空气进行加热的热风加热组件；

所述下炉体内形成有下腔体，所述下腔体内设置有用于对盘形工件的轮缘部分进行加热的环状电热组件；

所述下腔体内还设置有隔热组件，所述隔热组件用于隔离盘形工件的轮缘部分和轮毂部分；

所述热风循环组件能够将热风加热组件加热后的空气输出至盘形工件的轮毂部分的上下表面进行加热；

所述气冷组件用于将冷却空气送入轮毂加热区域对轮毂部分的加热温度进行调节；

所述下炉体内插入设置有多个热电偶，所述热电偶用于测量盘形工件的轮缘部分和轮毂部分的温度。

通过采用上述技术方案，能够根据盘形工件的工艺需求，对盘形工件进行不同温度梯度的热处理，盘形工件的升温速度快，温度均匀，温度控制精度高。

可选的，所述热风循环组件包括设置于上炉体内并位于上腔体上部的压风室，所述压风室内设置有高温循环风机，所述高温循环风机的进风口连接有吸风筒，所述吸风筒贯穿上腔体并与轮毂加热区域连通；

所述压风室底壁设置有多个与上腔体连通的出风管，所述上腔体下端设置有多个与上腔体连通的上喷风管，所述压风室内的空气经出风管、上腔体和上喷风管喷射至盘形工件轮毂部分的上表面；