[發(fā)明專利]基于混晶調(diào)控的大型軸類鍛件終鍛成形的反向控制工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111485344.2
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114226618B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐月;劉建生;焦永星;李飛;陳飛;馬玉霞
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號: B21J5/06
• 分類號: B21J5/06;B21K1/06;C21D9/28
• 代理公司: 太原達(dá)引擎專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14120
• 代理人: 郭棟梁

基于混晶調(diào)控的大型軸類鍛件終鍛成形的反向控制工藝，屬于鍛造技術(shù)領(lǐng)域，解決大型軸類鍛件終鍛成形工藝晶粒組織細(xì)勻化控制的技術(shù)問題，解決方案為：針對大型軸類件“因大而生”的混晶問題，結(jié)合多道次非連續(xù)熱鍛實(shí)驗(yàn)與等溫?zé)崽幚韺?shí)驗(yàn)進(jìn)行探索，通過分析鍛造?熱處理工藝界面上的混晶度演變及作用，確定鍛造晶粒不均勻的工藝容限，建立大型軸類鍛件終鍛成形的最佳鍛造工藝窗口，在此基礎(chǔ)上探索和提出面向大型軸類鍛件終鍛成形的反向控制鍛造工藝分析與設(shè)計(jì)方法，從而創(chuàng)新大型軸類鍛件終鍛成形工藝。本發(fā)明最終能夠?qū)崿F(xiàn)大型鍛件晶粒組織的細(xì)勻化控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鍛造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是基于混晶調(diào)控的大型軸類件終鍛成形的反向控制工藝。

背景技術(shù)

大型軸類件通常經(jīng)多火次鍛造完成，在考慮壓機(jī)載荷的同時，為了防止鍛件開裂，各火次或者同一火次間會對坯料回爐加熱并保溫，導(dǎo)致上一火次鍛后細(xì)化的晶粒往往會因下一火次回爐加熱、保溫或變形而再次長大，出現(xiàn)粗晶或者混晶的現(xiàn)象，所以鍛件最終成形和晶粒組織的細(xì)勻化控制需要通過最后一火次來完成，因此對大型軸類件終鍛成形工藝的控制至關(guān)重要。以拔長為基本工藝的大型軸類件終鍛成形時，由于溫度場和應(yīng)變場分布不均勻，加之軸類件各階梯軸鍛造先后順序不同，加重了鍛后混晶的現(xiàn)象。鍛后嚴(yán)重的混晶組織會給進(jìn)一步的熱處理工藝帶來困難，導(dǎo)致產(chǎn)品屈服強(qiáng)度，塑性和沖擊韌性下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度將升高，制約大鍛件的使用性能和服役水平。

當(dāng)前，在鍛造工藝方面，Subramanian和Zhu等研究了“多道次軋制工藝中晶粒尺寸控制和混晶的消除”，提出應(yīng)完全抑制道次間靜態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生來消除混晶現(xiàn)象。Miao等研究表明，完全靜態(tài)再結(jié)晶時存在一個晶粒均勻形核的變形溫度范圍，在非再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)，若工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能會觸發(fā)局部動態(tài)再結(jié)晶，從而導(dǎo)致混晶的形成。陳飛等通過數(shù)值模擬與物理模擬研究發(fā)現(xiàn)提高變形均勻性可有效控制晶粒組織的不均勻現(xiàn)象。在熱處理工藝方面，張思清等通過比較幾種熱處理工藝對1Cr12Mo耐熱鋼粗大晶粒的影響，指出兩次亞溫淬火+高溫回火能夠使該材料獲得細(xì)小的晶粒組織。陳睿愷以30Cr2Ni4MoV鋼為研究對象，提出了等溫轉(zhuǎn)變能有效地細(xì)化鍛后奧氏體晶粒。陶新剛通過過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變來細(xì)化X12鋼的奧氏體晶粒，對其晶粒細(xì)化的機(jī)制進(jìn)行了闡述，設(shè)計(jì)了合理的鍛后熱處理工藝，能夠有效的切斷超超臨界轉(zhuǎn)子鋼的組織遺傳現(xiàn)象。由上可知鍛造和熱處理過程中晶粒組織控制的研究已有大量報道，但這些學(xué)者大多將二者剝離開分別進(jìn)行研究的，忽略了鍛造與熱處理工藝對晶粒組織調(diào)控的界面問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，解決大型軸類鍛件終鍛成形工藝晶粒組織細(xì)勻化控制的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于混晶調(diào)控的大型軸類鍛件終鍛成形的反向控制工藝。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思為：針對大型軸類鍛件“因大而生”的混晶問題，結(jié)合多道次非連續(xù)熱鍛實(shí)驗(yàn)與等溫?zé)崽幚韺?shí)驗(yàn)進(jìn)行探索，通過分析鍛造-熱處理工藝界面上的混晶度演變及作用，確定鍛造晶粒不均勻的工藝容限，建立大型軸類鍛件終鍛成形的最佳鍛造工藝窗口，在此基礎(chǔ)上探索和提出面向大型軸類鍛件終鍛成形的反向控制鍛造工藝分析與設(shè)計(jì)方法，從而創(chuàng)新大型軸類鍛件終鍛成形工藝，最終實(shí)現(xiàn)大型軸類鍛件晶粒組織的細(xì)勻化控制。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決背景技術(shù)部分所述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足：

基于混晶調(diào)控的大型軸類鍛件終鍛成形的反向控制工藝，包括以下步驟：

S1、建立終鍛成形鍛造工藝窗口：

S1-1、根據(jù)鍛態(tài)鋼錠的裂紋萌生臨界變形量模型，繪制裂紋萌生臨界工藝曲線，工藝曲線下方的區(qū)域?yàn)殄懺旃に嚢踩珔^(qū)域；

S1-2、采用上平砧、下V砧拔長工藝，以熱變形溫度T為橫坐標(biāo)，以鍛比為縱坐標(biāo)，繪制坯料橫截面平均晶粒尺寸為75μm時的曲線，曲線上方為平均晶粒尺寸細(xì)小區(qū)域；

S1-3、根據(jù)鍛后熱處理能接受的終鍛成形后晶粒組織混晶度等級要求，繪制同一混晶度等級的工藝容限曲線，工藝容限曲線的外側(cè)區(qū)域?yàn)闈M足鍛后熱處理混晶度等級要求的工藝容限區(qū)域；