CN102554085A - 一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法 - Google Patents

Abstract

一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法，该工艺通过改变锻造方向来控制金属流线方向，增加不同方向上的二次镦拔，达到提高锻件横向机械性能同时改善综合机械性能的目的。本发明通过下述方案得以实现：钢锭镦粗拔长-沿锻件横向拔扁方-沿锻件纵向二次镦粗拔长-热处理-机械性能检验。本发明锻造方法有效的提高了锻件的横向力学性能，提高了锻件的可靠性。

Description

一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法

技术领域

本发明属于自由锻造技术领域，具体的说是一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法。

背景技术

目前一些领域经常使用的扁方类锻件，并要求该类锻件具有较高的横向强度和纵向强度，例如，某航天用30CrMnSiNi2A扁方类锻件，零件形状复杂，使用要求特殊，在使用过程中对锻件的横向和切向力学性能有较高要求且无明显的差异性，其中横向抗拉强度大于1530MPa，切向抗拉强度大于1540MPa。根据锻件形状(附图1)，采取传统的以镦粗拔长为主的工艺，金属流线方向与锻件纵向一致，锻造纤维组织单一，纵向性能远大于横向切向性能，锻件性能各向异性明显，其中横向性能最低，达不到技术要求，而且随着锻比的增大横向性能呈递减趋势。目前大型锻件的生产工艺设计，主要关注锻件纵向和切向的机械性能要求，而对横向性能考虑不足，而当用户对锻件横向机械性能有较高要求时，往往因锻件横向性能不合格而报废。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法，本方法控制金属的流线方向，增加二次镦拔，且有效的减小锻件性能各向差异性，提高了锻件的横向力学性能，提高了锻件的可靠性。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法，步骤如下：

步骤一、采用钢锭作为原材料，首先采用锻压机将钢锭镦粗，镦粗后的长度是原钢锭长度的48～53％，后采用WHF法拔长钢锭，拔长后的长度与拔长前长度的比值在2.0～2.2之间，保证了原材料心部充分锻透；

步骤二、使锻件横向沿钢锭轴线方向拔扁方，拔扁方后的横向长度与拔长前长度的比值在1.6～2.0之间，使金属的主流线方向和锻件的横向一致；

步骤三、在锻件纵向沿钢锭径向进行镦粗，镦粗压下量为原长度的30～40％，之后拔长至成品尺寸；

步骤四、修整锻件至所需工艺尺寸及形状；

步骤五、将步骤四修整后的工件进行热处理，完成；

所述的热处理依次由以下步骤组成，880～920℃正火空冷，时间为1小时；780～800℃不完全退火，时间为1.5小时；650℃回火，时间为3个小时；880～910℃油淬火，时间为1个小时；250～300℃保温，时间为3个小时；后油冷至室温；然后200～300℃回火，时间为3个小时，以上时间均按照切向尺寸为100mm的锻件计算，切向尺寸增加的比例与时间增加的比例相同，热处理完成。

本发明的有益效果是：

该工艺方法在每个阶段通过控制变形量以及通过改变锻造方向来控制金属流线方向，增加不同方向上的二次镦拔，有效的减小锻件性能各向差异性，达到提高锻件横向机械性能同时改善综合机械性能的目的。其次通过最后阶段的热处理，该热处理步骤通过调整每一步骤的最佳参数使得更好的改善了锻件的横向机械性能。

附图说明

图1是本发明中锻件形状及机械性能方向示意图。

具体实施方式

一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一、采用钢锭作为原材料，首先采用锻压机将钢锭镦粗，镦粗后的长度是原钢锭长度的48～53％，后采用WHF法拔长钢锭，拔长后的长度与拔长前长度的比值在2.0～2.2之间，保证了原材料心部充分锻透；

步骤二、使锻件横向沿钢锭轴线方向拔扁方，此处要说明的是锻件的横向即为原材料钢锭的轴线方向，将钢锭沿轴向拔成为扁形并拉长，拔扁方后的横向长度与拔长前长度的比值在1.6～2.0之间，使金属的主流线方向和锻件的横向一致，提高了锻件横向性能；

步骤三、在锻件纵向上进行镦粗，此处要说明的是锻件的纵向即为原材料钢锭的径向，首先沿径向镦粗，镦粗压下量为原长度的30～40％，之后沿锻件纵向拔长至成品尺寸，可改善因主变形产生的明显的纤维方向性，提高横向切向性能的同时，改善性能方向性；

步骤四、修整锻件至所需工艺尺寸及形状；

步骤五、将步骤四修整后的工件进行热处理，完成；

所述的热处理依次由以下步骤组成，880～920℃正火空冷，时间为1小时；780～800℃不完全退火，时间为1.5小时；650℃回火，时间为3个小时；880～910℃油淬火，时间为1个小时；250～300℃保温，时间为3个小时；后油冷至室温；然后200～300℃回火，时间为3个小时，热处理完成，以上时间均按照切向尺寸为100mm的锻件计算，切向尺寸增加的比例与时间增加的比例相同，也就是说时间变化率和切向尺寸的变化率相同；

当锻件为圆柱状时按照直径100mm的锻件计算，直径增加的比例与时间增加的比例相同。

实施例一、

首先采用钢锭WHF法镦粗拔长，保证了钢锭心部充分锻透；后拔扁方1400×700×440，即为纵向长度为1400mm，横向长为700mm，切向长为440mm，使锻件横向和钢锭轴线一致，即金属的流行方向和锻件的横向一致，提高了锻件横向性能；其次沿1400mm长度方向镦粗至H＝910mm，变形量控制在35％左右；沿910mm方向拔扁方至成品尺寸，可改善因主变形产生的明显的纤维方向性，提高横向切向性能的同时，改善性能方向性；4)锻件进行热处理；5)锻件横向切向取试棒进行检验。经过对锻件的横向切向性能试验，各项指标均达到了技术要求。

实施例二、

首先采用钢锭WHF法镦粗拔长，保证了钢锭心部充分锻透；后拔扁方1400×700×440，即为纵向长度为1400mm，横向长为700mm，切向长为440mm，使锻件横向和钢锭轴线一致，即金属的流行方向和锻件的横向一致，提高了锻件横向性能；其次沿1400mm长度方向镦粗至H＝980mm，变形量控制在30％左右；沿980mm方向拔扁方至成品尺寸，可改善因主变形产生的明显的纤维方向性，提高横向切向性能的同时，改善性能方向性；4)锻件进行热处理；5)锻件横向切向取试棒进行检验。经过对锻件的横向切向性能试验，各项指标均达到了技术要求。

实施例三、

首先采用钢锭WHF法镦粗拔长，保证了钢锭心部充分锻透；后拔扁方1400×700×440，即为纵向长度为1400mm，横向长为700mm，切向长为440mm，使锻件横向和钢锭轴线一致，即金属的流行方向和锻件的横向一致，提高了锻件横向性能；其次沿1400mm长度方向镦粗至H＝840mm，变形量控制在40％左右；沿840mm方向拔扁方至成品尺寸，可改善因主变形产生的明显的纤维方向性，提高横向切向性能的同时，改善性能方向性；4)锻件进行热处理；5)锻件横向切向取试棒进行检验。经过对锻件的横向切向性能试验，各项指标均达到了技术要求。

Claims (1)

1.一种提高扁方类锻件横向力学性能的锻造方法，其特征在于：

步骤如下：

步骤一、采用钢锭作为原材料，首先采用锻压机将钢锭镦粗，镦粗后的长度是原钢锭长度的48～53％，后采用WHF法拔长钢锭，拔长后的长度与拔长前长度的比值在2.0～2.2之间；

步骤二、使锻件横向沿钢锭轴线方向拔扁方，拔扁方后的横向长度与拔长前长度的比值在1.6～2.0之间，使金属的主流线方向和锻件的横向一致；

步骤三、在锻件纵向沿钢锭径向进行镦粗，镦粗压下量为原长度的30～40％，之后拔长至成品尺寸；

步骤四、修整锻件至所需工艺尺寸及形状；

步骤五、将步骤四修整后的工件进行热处理，完成；

所述的热处理依次由以下步骤组成，880～920℃正火空冷，时间为1小时；780～800℃不完全退火，时间为1.5小时；650℃回火，时间为3个小时；880～910℃油淬火，时间为1个小时；250～300℃保温，时间为3个小时；后油冷至室温；然后200～300℃回火，时间为3个小时，以上时间均按照切向尺寸为100mm的锻件计算，切向尺寸增加的比例与时间增加的比例相同，热处理完成。

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