大型船用彎舵桿鍛件熱處理工藝
2021-08-05 15:40
admin
近期，我們鍛造廠家，用35CrMo材質(zhì)大型彎舵桿鍛件，長約11m,重約35t,需采用鍛造方式生產(chǎn)。該鍛件形狀較為復(fù)雜，且因尺寸落差較大，技術(shù)要求較高，實(shí)際生產(chǎn)中很難一次熱處理滿足要求。 因此，實(shí)際生產(chǎn)中我們通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，制訂了熱處理生產(chǎn)方案，最終達(dá)到一次熱處理滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)及超聲波檢測要求的變形量較大.
工件在不同的入水方式下，不同加熱溫度淬火后方向上的變形特點(diǎn)。水平入水方式與垂直人水方式下，工件在方向上的變形量有所異同，水平人水方式下的-Z變形兩端對稱，垂直人水方式下的變形，接近人水端的變形量
經(jīng)過兩種入水方式的對比，擬采用的垂直人水方式的模擬結(jié)果顯示出的總的變形規(guī)律較水平人水方式的變形相對較小，垂直方式的變形主要集中在先入水
彎舵桿技術(shù)要求
(1) 材料35CrMo鋼化學(xué)成分。
(2) 力學(xué)性能該彎舵桿為鍛后熱處理進(jìn)行性能、無損檢測驗(yàn)收，試樣取自鍛件兩端表面近80mm位置。熱處理時(shí)鍛件一端寬度為1350mm，一端直徑為560mm。熱處理后力學(xué)性能要求。超聲波檢測該鍛件雖然尺寸落差大，但各部位無損檢測要求均相同，心部0 6mm,表 g tp 3mm
工藝難點(diǎn)
(3) 材料分析35CrMo鋼鍛件屬碳鋼。技術(shù)要求較國標(biāo)嚴(yán)格限制了合金元素含量，且碳當(dāng)?shù)囊笙拗苧該鋼號主要元素 C、Mn含量，熱處理后難以同時(shí)穩(wěn)定滿足強(qiáng)度、沖擊韌度要求。
(4) 力學(xué)性能分折由子該鍛件兩端尺寸差較大，熱處理空冷時(shí)兩端很難達(dá)到同樣冷速，并且技術(shù)要求強(qiáng)度差<70MPa。因此，鍛件熱處理后很難控制其強(qiáng)度差要求。
(5) 超聲波檢測要求該鍛件形狀復(fù)雜，鍛造過程中為節(jié)省生產(chǎn)成本，利用現(xiàn)有附具進(jìn)行鍛造，因尺寸較大端鍛造比小，造成尺寸較大端內(nèi)部殘留較多粗大組織，對熱處理后無損檢測產(chǎn)生較大影響。
(6) 熱處理變形問題該彎舵桿屬于半長軸半方鍛件，裝爐困難，尺寸落差大，很難各個(gè)位置墊平、墊實(shí)。因此，在熱處理過程中非常容易產(chǎn)生變形，并且鍛件若變形嚴(yán)重，將升高溫進(jìn)行鍛造返修，需重新進(jìn)行熱處理， 從而造成較高額外生產(chǎn)成本。
熱處理工藝開發(fā)
(1)材料優(yōu)化為保證鍛件強(qiáng)度、沖擊韌度綜合性能，在滿足技術(shù)要求的前提下，制訂了35CrMo鋼公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。 將C、Mn含量控制在最上限，以 此提高其強(qiáng)度指標(biāo)。在合金元素總和<0.80%要求下，全部按照上限控制，以此提高鍛件強(qiáng)度、 沖擊性能指標(biāo)。
(2)熱處理工藝為降低生產(chǎn)成本，熱處理采用一次正火+回火工藝,并在空冷時(shí)采用噴霧冷卻方式，加速鍛件冷卻速度，并且可以有效地控制兩端冷速不均問題。通過噴霧冷卻可以獲得更加均勻的空冷組織，以此進(jìn)一步保證鍛件強(qiáng)度、沖擊性能要求，并且提高鍛件超聲波檢測效果。
(3)變形控制為使鍛件熱處理后變形在可控范圍，采用專用墊塊將鍛件整體墊起、墊平,尤其是在尺寸變化的各個(gè)拐點(diǎn)處，防止了鍛件易變形處的變形趨勢
35CrMo鋼彎舵桿鍛件全部一次熱處理成功，無損檢測、性能檢測合格（性能檢測)，滿足鍛件各項(xiàng)技術(shù)要求，并且鍛件未產(chǎn)生較大變形，無返修發(fā)生。
工件在不同的入水方式下，不同加熱溫度淬火后方向上的變形特點(diǎn)。水平入水方式與垂直人水方式下，工件在方向上的變形量有所異同，水平人水方式下的-Z變形兩端對稱，垂直人水方式下的變形，接近人水端的變形量
經(jīng)過兩種入水方式的對比，擬采用的垂直人水方式的模擬結(jié)果顯示出的總的變形規(guī)律較水平人水方式的變形相對較小，垂直方式的變形主要集中在先入水
(1) 材料35CrMo鋼化學(xué)成分。
(2) 力學(xué)性能該彎舵桿為鍛后熱處理進(jìn)行性能、無損檢測驗(yàn)收，試樣取自鍛件兩端表面近80mm位置。熱處理時(shí)鍛件一端寬度為1350mm，一端直徑為560mm。熱處理后力學(xué)性能要求。超聲波檢測該鍛件雖然尺寸落差大，但各部位無損檢測要求均相同，心部0 6mm,表 g tp 3mm
工藝難點(diǎn)
(3) 材料分析35CrMo鋼鍛件屬碳鋼。技術(shù)要求較國標(biāo)嚴(yán)格限制了合金元素含量，且碳當(dāng)?shù)囊笙拗苧該鋼號主要元素 C、Mn含量，熱處理后難以同時(shí)穩(wěn)定滿足強(qiáng)度、沖擊韌度要求。
(4) 力學(xué)性能分折由子該鍛件兩端尺寸差較大，熱處理空冷時(shí)兩端很難達(dá)到同樣冷速，并且技術(shù)要求強(qiáng)度差<70MPa。因此，鍛件熱處理后很難控制其強(qiáng)度差要求。
(5) 超聲波檢測要求該鍛件形狀復(fù)雜，鍛造過程中為節(jié)省生產(chǎn)成本，利用現(xiàn)有附具進(jìn)行鍛造，因尺寸較大端鍛造比小，造成尺寸較大端內(nèi)部殘留較多粗大組織，對熱處理后無損檢測產(chǎn)生較大影響。
(6) 熱處理變形問題該彎舵桿屬于半長軸半方鍛件，裝爐困難，尺寸落差大，很難各個(gè)位置墊平、墊實(shí)。因此，在熱處理過程中非常容易產(chǎn)生變形，并且鍛件若變形嚴(yán)重，將升高溫進(jìn)行鍛造返修，需重新進(jìn)行熱處理， 從而造成較高額外生產(chǎn)成本。
(1)材料優(yōu)化為保證鍛件強(qiáng)度、沖擊韌度綜合性能，在滿足技術(shù)要求的前提下，制訂了35CrMo鋼公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。 將C、Mn含量控制在最上限，以 此提高其強(qiáng)度指標(biāo)。在合金元素總和<0.80%要求下，全部按照上限控制，以此提高鍛件強(qiáng)度、 沖擊性能指標(biāo)。
(2)熱處理工藝為降低生產(chǎn)成本，熱處理采用一次正火+回火工藝,并在空冷時(shí)采用噴霧冷卻方式，加速鍛件冷卻速度，并且可以有效地控制兩端冷速不均問題。通過噴霧冷卻可以獲得更加均勻的空冷組織，以此進(jìn)一步保證鍛件強(qiáng)度、沖擊性能要求，并且提高鍛件超聲波檢測效果。
(3)變形控制為使鍛件熱處理后變形在可控范圍，采用專用墊塊將鍛件整體墊起、墊平,尤其是在尺寸變化的各個(gè)拐點(diǎn)處，防止了鍛件易變形處的變形趨勢
35CrMo鋼彎舵桿鍛件全部一次熱處理成功，無損檢測、性能檢測合格（性能檢測)，滿足鍛件各項(xiàng)技術(shù)要求，并且鍛件未產(chǎn)生較大變形，無返修發(fā)生。
