哈電轉(zhuǎn)軸鍛件是三峽發(fā)電機(jī)組中的大型鍛件之一，目前國內(nèi)大型水輪機(jī)鍛件一般選用的材料為20SiMn或18MnMoNb，其性能達(dá)不到三峽轉(zhuǎn)軸鍛件的要求，所以三峽轉(zhuǎn)軸鍛件采用ASTM668鋼。該轉(zhuǎn)軸兩端法蘭直徑φ2730mm，連接法蘭之間的軸頸φ1140mm，內(nèi)孔φ270mm，總長度為4950mm。由于轉(zhuǎn)軸鍛件法蘭界面尺寸大，長度較長，轉(zhuǎn)軸本身要具有較高的機(jī)械性能及較低的FATT值，對材料要求具有較高的純凈度以及較好的組織與性能，制造難度大。
轉(zhuǎn)軸鍛件技術(shù)要求包括其化學(xué)成分（見表1）、性能（見表2）及彎曲試驗(yàn)要求，即：壓頭直徑為φ60mm，彎成90°，試樣表面應(yīng)無裂紋、斷裂或起皮。
表1 材料的化學(xué)成分
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ASTM668 |
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Cr |
Mo |
Ni |
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<0.25 |
≤1.25 |
≤0.25 |
≤0.025 |
≤0.025 |
≤0.50 |
≤0.15 |
≤0.50 |
表2 力學(xué)性能（室溫）
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σb(MPa) |
σ0.2(MPa) |
δ(%) |
Akv(J） |
FATT（℃） |
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切、縱向 |
485 |
≥295 |
≥17.5 |
≥40 |
-20 |
轉(zhuǎn)軸鍛件熱處理工藝要點(diǎn)：
1）對于截面尺寸大、長度較大的轉(zhuǎn)軸鍛件進(jìn)行熱處理時(shí)，極容易造成同一截面及上下部位的成分偏析及組織性能不均勻。因此在制造中要提高冶煉質(zhì)量，減少成分偏析，改善材料的各向異性；
2）ASTM668鋼含碳量低，且碳當(dāng)量要求小于0.48，而鍛件力學(xué)性能要求高，材料化學(xué)成分與力學(xué)性能不相匹配，對熱處理提出了很高要求。因此熱處理的重點(diǎn)應(yīng)在保證強(qiáng)度的前提下，調(diào)整熱處理參數(shù)，盡量提高鍛件的晶粒度和抑制第二類回火脆性，以提高材料的強(qiáng)塑性等綜合力學(xué)性能；
3）機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)JB/T1270規(guī)定水輪機(jī)軸超聲波探傷起始靈敏度為∮5當(dāng)量；而該轉(zhuǎn)軸鍛件超聲波探傷采用TGOEA.686.224-2001標(biāo)準(zhǔn)，超聲波探傷起始靈敏度為∮1.5當(dāng)量。因此在制造中應(yīng)嚴(yán)格控制鋼水純凈度和均勻度，最大限度地細(xì)化鍛件的晶粒度以滿足超聲波探傷要求。
4）在轉(zhuǎn)軸鍛件經(jīng)過熱處理獲得高性能的同時(shí)，其發(fā)生開裂的危險(xiǎn)性也會相應(yīng)增加。因此需要根據(jù)鍛件熱處理過程中的溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬，用斷裂力學(xué)的方法對轉(zhuǎn)軸鍛件進(jìn)行安全性評估。
