关于风电轴的材料及热处理的讨论

炎燚

现在新能源产业受到国家政策的扶持，特别是风电产业发展更为迅速。风电轴是风电设备的关键部件，请大家讨论或提供风电轴的工况、失效方式、材料要求、探伤要求、热处理技术要求、热处理工艺及热处理缺陷和对策

炎燚

没有人回答此问题话？！
只知道为了达到机械性能要求才用的是专用淬火油进行淬火的

东南西北

楼主，好大的题目呀。
能完全回答你这个问题的人需要懂太多的知识了，也就是我们说的全才。包括了设计、材料性能、热处理工艺、失效和缺陷分析、探伤等。
您可以将问题分解。

炎燚

本想把问题抛出来,没想到提出的问题太全面了,不过没关系,全才的会有,大家一起来讨论,三个皮匠一个诸葛

东南西北

希望大家都是全才！
本人对风电轴承还了解点，但对风电轴不清楚，隔行如隔山呀。楼主能否先说说大概情况及对提出的问题的理解，抛砖引玉，大家进行补充，不才也好好学学。

quenchant901

做风电齿轴热处理，在南京有高速、斗升、二机等，材料为低碳合金钢，深层渗碳淬火；失效我也做过一些，材料缺陷致使失效占的比例高。

凌云谷

1、淬透性35CrMo以上的材料，整体调质后，全表面中频感应淬火，深度控制在4mm以上，然后强化喷丸，不担心扭转强度和疲劳强度不合格。难在全表面中频感应淬火上，一次感应淬火设备、感应器代价大，适合于批量生产，扫描感应淬火键槽处镶铜块且各处轴径相差不能太大且不能有大的突台。
2、采用淬透性较高的渗碳材料渗碳淬火，没必要硬化的部位考虑切碳。

关键还是在于静扭强度和疲劳寿命的要求与轴径选用之间的匹配，或许只要整体调质＋局部感应淬火就能解决问题了。

直径30的40CrH轴，调质后（采用AQ251淬火＋高温回火）经过中频感应淬火，表面硬度可淬到55HRC以上，有效硬化层深度5mm左右（475HV），扭转强度可以达到5000N.m以上。

yangzhijian3

从工件的服役条件分析,该轴主要承受扭转载荷和弯曲载荷,设计时要考虑材料的静扭强度和扭转疲劳寿命.其正常的失效模式应该是疲劳断裂.为提高其扭转疲劳新能,在对工件进行表面强化处理的同时要考虑表面的光洁度和表面的应力状态,结构设计时要避免应力集中的产生.在表面,特别是危险截面处不能有裂纹夹杂物等疲劳员存在.表面强化层的深度要适当不能太深也不能太浅,要根据工件的承载能力作设计.中碳钢调质后表面感应淬火或渗碳刚整体渗碳淬火都是不错的选择.

晶界氧化

个人觉得风电轴的设计通常情况下首先必须考虑它的实际使用条件及它的具体结构。按常规的经验多采用低碳高合金渗碳钢和中碳高合金钢。做为风电轴，一般而言，必须不断传递扭距，同时还必须良好的耐磨性。可参考水电轴设计。如果想设计与国际接轨的话，可到德国，西班牙他们的工业网学习。

song_zhp

我公司大量生产风力发电设备的主轴，与世界各大风电制造厂商均有业务关系
风电材料为34CRNIMO6\42CRMO\42CRMO+NI

shaogang78

风电主轴一般在严苛的环境下工作，比如江苏苏北一带的沿海风场，和内蒙古自治区、新疆自治区一带的内陆风场，工作环境恶劣。所以对材料要求极严，绝大多数厂家和齿轮轴（按作用分）都采用ASTM18CrNiMo7-6，也有厂家和要求不高的齿轮轴（按作用分）采用42CrMo，但不多。对原材料要求纯净度好，精炼加真空脱气，氢含量不超过2.0PPm，氧含量不超过20PPm，因其Cr（1.50-1.80)、Ni（1.40-1.70)，为白点敏感性钢。非金属夹杂物C、D要求较高，基本上不允许超过1.0，个人认为可能C类脆性夹杂，D类容易产生应力源（特别是DS）。探伤一般分Ｉ区和ＩＩ区，一区为从齿面开始以下一定深度部分，不允许有超过直径2.0的缺陷两个以上，但只是一般要求，实际上可以区别对待的，（如纯粹为点状，没有任何长度，或者位于铣齿部位可以加工掉），那是可以让步接收的。ＩＩ区要求没有那么严，就不多说了。但有一点，一定不允许存在着危险性缺陷和经探伤人员判定为有可能发展为裂纹源的缺陷。热处理只能等专家来解答了，好像小直径的应该得到芯部为索氏体，本人做过120mm齿轮轴热处理淬火裂纹分析，芯部基体为保持马氏体位相的回火索氏体。最后得出的原因就是加热温度稍高，淬火冷却过急，回火不足，完全淬透的工件在组织应力和热应力的共同作用下开裂。不对之处，请大家多包涵。

[ 本帖最后由 所以因为 于 2009-6-7 08:36 编辑 ]

shaogang78

最后补充一点，至于失效，因国内风电大发展也就这四五年，大家也比较重视，没听说失效的（也可能我孤陋寡闻），但是我在一本风电杂志上看到，经过四五年时间运行，如果质量不太行，那问题就要暴露了，所以上面说，以后几年，很有可能为问题多发时段。特别是国内这两年大家一哄而上，水平良艿不齐。特此声明，版权非我所有。 热处理论坛是越搞越大了，真不错。牛人啊，这么多论坛，化验的，无损检测的，都上，可就没看到一个像热处理论坛这么热闹的，半夜还有回贴的，辛苦了，各位管理员。

stanlyous

楼主先说你自己公司风电轴的工况、失效方式、材料要求、探伤要求、热处理技术要求、热处理工艺及热处理缺陷和对策，这样我们才好比较呀！

joven2009

南高齿也做风电轴，材质42CrMo.

申兴一

我建议你这样的问题可以问问这次参加热处理论坛的张永文离休版主。他可是这方面的专家，他好象是生产风力发电部件的！！！

zthstone

大连有一家风电轴专业热处理厂，可以去看看。该厂采用水溶性淬火介质，设备采用控时淬火槽

liaolian

风电轴材料目前常用材料为34CrNiMo6和42CrMo 一个是低温轴另一个是常温轴。风电轴热处理要求非常严格。要求锻后正火+回火（去氢）然后再调质。

liaolian

大连有一家风电轴生产厂，他们试样是随炉小试样，和工件有一定代表性，但主机厂要求本体取样还存在一定差距

liaolian

1、冶炼方式
锻造所采用钢锭需经钢包精炼和真空脱气处理，保证H2≤2.0ppm。

2、化学成分要求
输入轴材质为34CrNiMo6（根据DIN EN10083-1标准），主要化学成分（质量分数）/%如下：

C	Si≤	Mn	P≤	S≤	Cr	Ni	Mo
0.3~0.38	0.4	0.50~0.8	0.025	0.025	1.30~1.70	1.30~1.70	0.15~0.30

3、非金属夹杂物要求
非金属夹杂物按ISO4967规定的方法B,按下列的表格在大约200mm2
的抛光面面积内试验，达到以下级别：

A		B		C		D		DS
细粒的	粗粒的	细粒的	粗粒的	细粒的	粗粒的	细粒的	粗粒的
3.0	3.0	2.5	1.5	2.5	1.5	2.0	1.5	≤0.5

4、锻后热处理要求
毛坯锻后必须进行正、回火处理，以便扩氢、消除应力及改善机械加工性能，晶粒度要求不得低于ISO643规定的5级。


5、超声波探伤要求
粗加工后进行超声波探伤，心部Ф120范围内不低于JB/T5000.15-1998Ⅲ级，其余部位不低于JB/T5000.15-1998Ⅱ级。


6、调质技术要求
6.1、HB270-310
6.2、材质：34CrNiMo6


6.3、σb≥900-1050N/mm2
6.4、σS≥700N/mm2
6.5、Akv≥41J(+20℃）

6.6、Akv≥30J(-20℃)

liaolian

为了达到机械性能要求才用的是水淬火+PAG淬火剂冷却的