大型船用锻件（如曲轴、舵杆、艉轴等）的余热淬火是一种高效节能的热处理工艺，利用锻造后锻件自身残留的热量直接进行淬火，省去重新加热的能耗，同时优化材料性能。以下是该技术的核心要点：

1. 工艺原理

余热利用：锻造锻件终锻温度通常在850℃以上（如碳钢或低合金钢），直接利用此温度进行淬火，避免二次加热。

组织细化：通过控制冷却速率，使奥氏体转变为马氏体或贝氏体，提升强度、硬度和韧性。

2. 关键工艺参数

终锻温度控制：需高于材料再结晶温度（如碳钢＞850℃），确保奥氏体均匀化。

淬火延迟时间：锻造后至淬火开始的间隔需短（通常＜60秒），防止析出先共析铁素体或珠光体。

冷却介质选择：

水或聚合物溶液：适用于低合金钢（如34CrMo4），快速冷却获得马氏体。 

油或空气：用于高合金钢或复杂形状件，减少变形开裂风险。

淬火后回火：及时回火（200-600℃）消除淬火应力，提高韧性。

3. 技术优势

节能降耗：省去传统淬火的二次加热，能耗降低30%-50%。

性能提升：晶粒更细，强韧性优于常规热处理。

流程简化：减少生产周期，提高效率。

4. 挑战与解决方案

温度均匀性：大型锻件截面温差大，需通过喷雾淬火或分区冷却控制。

变形与开裂：

优化冷却速率（如预冷至750℃再淬火）。

采用计算机模拟（如DEFORM）预测应力分布。

材料适应性：中低碳钢、低合金钢（如42CrMo、30CrNiMo）效果最佳，高合金钢需谨慎。

5. 应用案例

船用曲轴（34CrNiMo6）：

终锻温度900℃ → 预冷至850℃ → 水淬 → 550℃回火。

抗拉强度≥900MPa，冲击功≥40J。

艉轴（35CrMo）：

锻造后直接油淬 → 620℃回火，避免晶粒粗化。

6. 质量控制

在线监测：红外测温仪实时监控锻件温度。

金相检验：淬火后检查马氏体含量（理想≥90%）。

力学测试：确保硬度、冲击韧性符合船级社标准（如DNV GL、ABS）。

7. 行业标准

需符合ISO 4885（热处理规范）及船级社材料认证（如LR、CCS）。

总结：余热淬火是大型船用锻件高性能制造的关键技术，通过精准控制工艺窗口，可实现节能与性能的双重优化，但需结合材料特性与模拟技术规避风险。