[發(fā)明專利]大型鍛件內(nèi)部缺陷的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210034039.6
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102581186A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉君芳;許寅生;徐永華
• 申請（專利權(quán)）人: 德謙杭重鍛造有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱加工行業(yè)，具體是關(guān)于一種大型鍛件的質(zhì)量控制方法。

背景技術(shù)

大型鍛件內(nèi)部缺陷的成因：一是鋼錠本身帶來；大型鍛件的生產(chǎn)過程包括冶煉、注錠、凝固、鍛造和熱處理等工藝。由于冶金和凝固特性決定了鋼錠中不可避免地存在孔隙、夾雜、偏析組織等缺陷，并且鋼錠越大缺陷越嚴(yán)重。二是鍛造時鍛造參數(shù)控制不當(dāng)引發(fā)過大的拉應(yīng)力促使鋼錠原有的缺陷擴大，或在鋼錠基體結(jié)合較薄弱處造成新的裂紋性缺陷。

大型鍛件內(nèi)部缺陷的實質(zhì)是材料成分與結(jié)構(gòu)的宏觀不均質(zhì)表現(xiàn)。有關(guān)這方面研究的文獻不少，多是從熱力學(xué)觀點采用物理摸擬(制造人工缺陷)的方法，從理論上來解釋裂紋(缺陷)修復(fù)的機理和必須具備的熱力學(xué)條件、變形條件。但都沒有給出一個具有普遍指導(dǎo)意義的通用方法，也尚未見有控制大鍛件內(nèi)部缺陷的專利報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種大型鍛件內(nèi)部缺陷的控制方法，該方法應(yīng)具有控制缺陷效果好、鍛件質(zhì)量穩(wěn)定以及操作簡單易行的特點。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：大型鍛件內(nèi)部缺陷的控制方法，按照以下步驟進行：

1)第一次把坯料加熱到1275～1285℃，保溫10～17h，然后出爐進行初次鍛造，同時在坯料上壓制鉗把，并去除底部；

2)第二次把坯料加熱到1295～1320℃進行高溫擴散處理，保溫25～31h后出爐，按照規(guī)定的壓下量、送進量和翻轉(zhuǎn)方式對坯料進行第二次鍛造；

3)根據(jù)工藝要求把坯料鍛造成產(chǎn)品鍛件；或者，

第三次把坯料加熱到1275～1285℃，保溫5～7h后出爐，按照規(guī)定的壓下量、送進量和翻轉(zhuǎn)方式對坯料進行第三次鍛造，然后根據(jù)工藝要求把坯料鍛造成產(chǎn)品鍛件。

第二次鍛造和第三次鍛造中，所述壓下量：雙面19～21％；所述送進量和翻轉(zhuǎn)方式按照砧寬比料寬比進行控制；

其中：壓下量為坯料在每個鍛壓過程中高度減小量與變形前高度之比；

W為水壓機上砧的寬度；H為坯料變形前的高度；

B為與水壓機上砧接觸的坯料寬度；H為坯料變形前的高度。

本發(fā)明的工作原理是：由于高溫擴散采用比通常熱擴散溫度更高的溫度(1300℃左右)和更長的時間(原熱擴散時間一倍以上)，創(chuàng)造了良好的熱力學(xué)條件，在擴散力(濃度梯度)作用下，金屬原子定向、宏觀的遷移，促使鋼錠內(nèi)部缺陷進行自我修復(fù)。考慮到鋼錠組織比較巰松，相應(yīng)原子間的擴散距離較長，所以高溫擴散是在給予鋼錠以適當(dāng)?shù)腻懺?第一次鍛造)后進行，以改善鋼錠組織的巰松現(xiàn)象，縮短鋼錠組織原子間的距離，使高溫擴散的效果更為突出。此外，由于在鍛造過程中控制了壓下量、砧寬比和料寬比，變形體內(nèi)不會產(chǎn)生拉應(yīng)力，進而消除了產(chǎn)生新缺陷的可能。

本發(fā)明的有益效果是：所提供的方法，有效地控制了鍛件的內(nèi)部缺陷(鍛件內(nèi)部的密集形缺陷控制在Φ1.6以下)；而且控制方法簡單，易于工序設(shè)計，適合普通操作員工使用。

附圖說明

圖1是坯料在水壓機上下砧之間的鍛造過程示意圖。

具體實施方式

熱力學(xué)的一個基本原理是任何成分與結(jié)構(gòu)不均勻(包括缺陷)的材料，在一定的熱力學(xué)條件下，都將趨于均勻化。其本質(zhì)是在擴散力(濃度梯度)作用下，金屬原子定向、宏觀的遷移。對于大型鍛件內(nèi)部一定數(shù)量級的缺陷，采用熱擴散方法來縮小乃至消除是有效的和經(jīng)濟的。

由于大鍛件內(nèi)部缺陷是鋼錠本身帶來和因鍛造控制不當(dāng)造成，那么是否可在鋼錠加熱階段就給以充分的熱力學(xué)條件，再配合鍛造過程參數(shù)的控制來達到事先控制大鍛件內(nèi)部缺陷的目的，而不是等到產(chǎn)生超標(biāo)缺陷后再進行補救。這就是發(fā)明人的思路。

參見圖1：鍛造過程的壓下量(雙面19～21％)，是指坯料2在每個鍛壓過程中高度減小量與變形前高度之比為19～21％，每個鍛壓過程是指坯料經(jīng)過逐步送進、多次鍛壓后使正、反兩面全部經(jīng)過鍛壓的過程(具體鍛壓時，先經(jīng)過逐步送進、多次鍛壓后使坯料正面全部經(jīng)過鍛壓，然后翻轉(zhuǎn)180度再經(jīng)過逐步送進、多次鍛壓后使坯料反面全部經(jīng)過鍛壓)。

所述送進量是指每次鍛壓前，坯料水平移動進入水壓機上砧1與下砧3之間的前進距離(坯料前進方向如圖1中箭頭S所示)；

所述翻轉(zhuǎn)方式是指操作機抓住坯料的鉗把，使坯料翻轉(zhuǎn)的角度；通常為90度或180度，根據(jù)工藝要求確定。

本發(fā)明的送進量、翻轉(zhuǎn)方式按照砧寬比料寬比進行控制。

W為水壓機上砧的寬度；H為坯料變形前的高度；

B為與水壓機上砧接觸的坯料寬度；H為坯料變形前的高度。