[發(fā)明專利]一種大徑厚比盤形耐熱鋼鍛件的低氧化補(bǔ)溫鍛造成形方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611215075.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN106623745A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王章忠;朱帥帥;胡謙;張保森;巴志新;毛向陽;費(fèi)煒杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院;南京中盛鐵路車輛配件有限公司
• 主分類號(hào): B21K1/32
• 分類號(hào): B21K1/32;B21J1/06;C21D8/06
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大徑厚比盤形耐熱鋼鍛件的低氧化補(bǔ)溫鍛造成形方法，屬于鍛造加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，對(duì)于大徑厚比空心盤形鍛件，傳統(tǒng)的制造方法往往是采用分段鍛造，最后拼焊成整環(huán)，但是，該方法容易導(dǎo)致盤坯變形并帶有焊接缺陷，在交變應(yīng)力或苛刻工況下容易發(fā)生斷裂等時(shí)效行為，影響設(shè)備壽命及使用安全。

目前也出現(xiàn)了一些一體成型的大徑厚比空心盤形鍛件，但是仍然存在制坯完成后需要二次加熱鍛造，增加生產(chǎn)成本和能源消耗，同時(shí)二次加熱過程難以有效消除輾環(huán)制坯過程產(chǎn)生的組織粗大及混晶現(xiàn)象，盤體性能穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種大徑厚比盤形耐熱鋼鍛件的低氧化補(bǔ)溫鍛造成形方法，該法鍛件的應(yīng)力得以均勻緩慢釋放，有效抑制盤體翹曲變形，同時(shí)能夠確保耐熱鋼模鍛過程發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)化晶粒，促進(jìn)微納米碳氮化合物彌散析出，提升鍛件強(qiáng)韌性匹配及高溫力學(xué)性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種大徑厚比盤形耐熱鋼鍛件的低氧化補(bǔ)溫鍛造成形方法，包括以下步驟：

S01，將耐熱鋼棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1100℃～1200℃，采用自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝進(jìn)行制坯，坯料徑厚比為(5.0～6.0)：1；

S02，對(duì)S01獲得的坯料進(jìn)行徑-軸向輾環(huán)擴(kuò)孔，輾環(huán)終止溫度750～850℃，擴(kuò)孔后坯料徑厚比為(20.0～50.0)：1；

S03，對(duì)S02獲得的坯料補(bǔ)溫加熱至1100℃～1150℃，采用開式模鍛進(jìn)行近凈成形，獲得大徑厚比盤形鍛件；

S04，對(duì)S03獲得的鍛件置于保溫罩內(nèi)緩冷，抑制模鍛過程中非對(duì)稱應(yīng)變?cè)斐傻谋P體翹曲變形。

所述耐熱鋼為低碳合金耐熱鋼，包含有Cr、Ni、Mo、Ti合金元素，還包括V、Nb中的任意一種或兩種。

所述大徑厚比盤形鍛件的外徑尺寸是Φ500～2000mm，內(nèi)徑尺寸是Φ200～1000mm，軸向厚度尺寸是20～50mm。

所述大徑厚比盤形鍛件為空心結(jié)構(gòu)，盤面一側(cè)或兩側(cè)帶有凸起筋；所述凸起筋長120～140mm，高30～35mm，厚10～15mm。

S03的補(bǔ)溫加熱和S01的中頻感應(yīng)加熱的加熱速率均為15～20℃/s。

S04中緩冷的速率為0.05℃/s～0.15℃/s。

S02的輾環(huán)終止溫度750～850℃，此時(shí)大量Ti、Nb、V等的合金碳、氮化合物在亞晶界、位錯(cuò)及畸變帶處析出，有效阻止奧氏體晶粒進(jìn)一步長大，提升鍛件強(qiáng)韌性匹配及高溫力學(xué)性能。

S03的補(bǔ)溫過程為使用圓環(huán)中頻感應(yīng)爐進(jìn)行快速加熱，加熱速度為15～20℃/s，坯料燒損量小于0.5％，實(shí)現(xiàn)低氧化補(bǔ)溫。補(bǔ)溫過程具有以下作用效果，使得坯料完全奧氏體化，Cr、Ni、Mo等合金元素完全固溶于奧氏體中，快速升溫及析出的Ti、Nb、V等的合金化合物有效阻止奧氏體晶粒進(jìn)一步長大，確保鍛件具有較細(xì)晶粒度，獲得較高強(qiáng)韌性。

S04的保溫罩能夠?qū)崿F(xiàn)盤體緩冷進(jìn)而使得模鍛過程中非對(duì)稱應(yīng)變?cè)斐傻膬?nèi)應(yīng)力均勻緩慢釋放，冷卻速度為0.05～0.15℃/s，有效抑制盤體翹曲變形。

本發(fā)明原理如下：

原料敦粗制坯及輾環(huán)擴(kuò)孔過程中的高溫及大變形導(dǎo)致奧氏體晶粒異常粗大，輾環(huán)終了溫度為750℃～850℃，此時(shí)大量Ti、Nb、V等的合金碳、氮化合物在亞晶界、位錯(cuò)及畸變帶處析出，采用中頻感應(yīng)爐快速補(bǔ)溫加熱至1100℃～1150℃，Cr、Ni、Mo等合金元素充分溶解至奧氏體中，快速升溫及析出的Ti、Nb、V等的合金化合物有效阻止奧氏體晶粒進(jìn)一步長大。盤體表面具有復(fù)雜凸起筋結(jié)構(gòu)，開式模鍛過程中產(chǎn)生足夠的形變儲(chǔ)能加之補(bǔ)溫帶來的熱力學(xué)條件，促使耐熱鋼發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶反復(fù)成核及有限長大的特點(diǎn)使得奧氏體晶粒得以細(xì)化，同時(shí)溶解至奧氏體中的合金元素能夠有效抑制模鍛后的靜態(tài)再結(jié)晶，進(jìn)一步細(xì)化晶粒。鍛后冷卻過程中，Ti、Nb、V的合金化合物作為相變核心，大量彌散分布的納米尺度Ti、Nb、V的析出物并促使微納米級(jí)Fe、Cr、Mo的碳氮化合物在相間或晶界形成，使得組織細(xì)化，提高鍛件強(qiáng)韌性及高溫力學(xué)性能與穩(wěn)定性。