CN106399860B - 一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢铁材料制造工艺控制领域，尤其涉及一种避免锻造热处理开裂并改善锻件力学性能的1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法，充分利用SXP‑65精锻机四锤头径向锻造的特点，通过控制锻造变形量、变形温度及变形速度，并优化化学成分，控制其组织状态，锻后采用正火+回火处理，淬火时使锻件充分奥氏体化并完全淬透，回火得到均匀的回火索氏体，解决不锈钢活塞杆开裂问题，提高力学性能，使产品合格率大大提高。本发明克服现有技术中存在的活塞杆锻件锻造过程中易产生裂纹、锻后热处理过程中发生整体纵裂的问题而提供一种解决1Cr17Ni2活塞锻件开裂问题、满足其强韧化要求、减少了机加工余量且提高生产效率的1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法。

Description

一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁材料制造工艺控制领域，尤其涉及一种避免锻造热处理开裂并改善锻件力学性能的1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法。
背景技术
目前对于不锈钢活塞杆的常规生产方法是油（水）压机锻造成型，不仅锻造余量大，锻造变形量、变形温度及速度也不易控制，生产周期长、效率低、生产成本高，同时锻造过程中易产生裂纹、锻后热处理过程中发生整体纵裂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的活塞杆锻件锻造过程中易产生裂纹、锻后热处理过程中发生整体纵裂的问题而提供一种解决1Cr17Ni2活塞锻件开裂问题、满足其强韧化要求、减少了机加工余量且提高生产效率的1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法，该生产锻造方法包括：根据活塞杆的粗加工图合理设计锻件锻造图，锻造时，由油压机锻造至热八方550mm后，转为精锻机锻造成型；对化学成分、锻后预备热处理及调质热处理进行控制。
油压机锻造时，镦粗后先滚圆，在135°上、下V砧上进行拔长，以限制横向展料，拔长时控制第一道次压下量不超过50mm，其它道次变形量为12%～15%，避免压下量过大产生表面裂纹及压下量过小产生纵向拉应力；锻造过程中不可在同一位置连续打击，锻造过程中进行反复测温，当锻件温度低于930℃时停止锻造。
精锻机锻造时，根据锻造工艺编制锻造程序，采取A、B两夹爪横向拉打成型，避免推打；控制第一道压下量为30～40mm，其余道次压下量不超过60mm，拉打速度最大3m/min，最后一道次拉打速度为1.3～1.5m/min；控制精锻机锻造温度在880～920℃之间。
采用电弧炉冶炼+真空精炼的冶炼方法；为控制δ铁素体含量，内控奥氏体形成元素C、Mn、Ni在中上限，铁素体形成元素Si、Cr在中下限，即C=0.14～0.17%，Mn=0.50～0.80%，Ni=2.00～2.50%，Si≤0.4%，Cr=16.00～17.00%。
根据Ac1≈810℃，Ar1≈780℃，Ms≈357℃，制定锻后热处理工艺为：锻后入炉温度不低于700℃，在960±10℃下进行正火，然后空冷至400～450℃，之后采用750±10℃回火，并以小于20℃/h的冷却速度炉冷至100℃以下出炉，避免组织应力过大产生应力裂纹。
1Cr17Ni2活塞杆锻件经机械加工后，调质采用电阻加热炉加热至1030±10℃奥氏体化后，保温5小时，进行淬火，淬火水冷时前五分钟注冷水，加强淬火力度；随后在600～610℃进行第一次回火，为充分去除应力，在570～610℃进行第二次回火。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明解决了1Cr17Ni2活塞杆锻件锻造过程中开裂、锻后热处理过程中出现整体纵裂的难题，不仅使产品质量得到保证，而且该生产产方法的机械加工余量小、生产效率高、降低了生产成本，同时锻件锻透性好，各部分的力学性能均匀，延长了使用寿命，生产工艺更加经济、科学。
油压机锻造时，由于1Cr17Ni2活塞杆回复再结晶速度较慢，锻造过程中不可在同一位置连续打击，避免由于材料未发生回复再结晶而使材料塑性进一步变差，进而导致锻件开裂。同时锻造过程中反复测温，当锻件温度低于930℃时必须停止锻造。
充分利用精锻机的设备优势，根据锻造工艺编制的锻造程序，采取A、B两夹爪横向拉打成型（避免推打）；控制第一道压下量为30～40mm，其余道次压下量不超过60mm，拉打速度最大3m/min，最后一道次拉打速度为1.3～1.5m/min；是为了保证锻造过程中不出现明显锤印，以避免后续加工时产生应力开裂；同时控制精锻机锻造温度为880～920℃之间，避免精锻机锻造温升引起局部过热，进而导致产生δ-铁素体及锻造开裂等问题。
另外锻后预备热处理是为了防止锻件热处理过程中发生开裂，在此阶段尽量降低参与奥氏体量，并以小于20℃/h的冷却速度炉冷至100℃以下出炉，避免组织应力过大产生应力裂纹。淬回火热处理后，均匀细化组织，提供了锻件力学性能。
附图说明
图1为本发明实施例的活塞杆粗加工图。
图2为本发明实施例的活塞杆锻件图。
图3为本发明实施例的锻后预备热处理（正火+回火）工艺曲线图。
图4为本发明实施例的正火+调质热处理工艺曲线图。
具体实施方式
一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法，以直径为φ330规格的活塞杆锻件为例，进行分析。活塞杆锻件粗加图如图1，活塞杆锻件图如图2，得出锻件重量：6430Kg；选用钢锭：9000Kg；利用率：71%。锻造控制变形方式、变形温度、精锻机变形速度等，确保变形均匀，避免组织及温度应力。
根据活塞杆锻件粗加图，确定各部分锻造余量，合理设计锻件图，从而确定锻件重量、钢锭重量、锻造设备及工装。其生产工艺路线为：电炉冶炼+真空精炼→5000T油压快锻机锻造+精锻机锻造成型→预备热处理（正火+回火）→机加至成品→调质热处理→检验→包装。
所用材质为1Cr17Ni2钢，钢锭为我公司自己生产。
具体生产流程为：优化设计化学成分→根据粗加图设计选择合理的锭型→电炉冶炼+真空精炼→加热、油压快锻机锻造+精锻机锻造成型→锻后正火+回火→表面检验、理化检测（成品分析、气体含量、低倍、非金属夹杂、超声波探伤）、下料→机加工→调质处理→理化检测（组织、性能）。
锻造所用设备为5000吨油压快锻机和SXP-65吨精锻机，5000吨油压机锻造至一定尺寸后，转精锻机由精锻机锻造成型，充分利用SXP-65精锻机的设备优势，根据锻造工艺编制的锻造程序，采取A、B两夹爪夹紧后横向拉打，将坯料锻至预先设计的外形尺寸。锻造结束后进行锻后正回火、校直、检验、超声波探伤、下料、机加工、磁粉检测、调质处理等工作，最终生产出满足高质量要求的活塞杆锻件，使各项力学性能指标达到：抗拉强度Rm≥830N/mm2，屈服强度Rp0.2≥600N/mm2，断后伸长率δ5≥12%，冲击吸收功Aku2≥39J。
油压机锻造时，镦粗后先滚圆，在135°上、下V砧上进行拔长，以限制横向展料，拔长时控制第一道次压下量不超过50mm，其它道次变形量为12%～15%，避免压下量过大产生表面裂纹及压下量过小产生纵向拉应力。由于该材料回复再结晶速度较慢，锻造过程中不可在同一位置连续打击，避免由于材料未发生回复再结晶而使材料塑性进一步变差，进而导致锻件开裂。同时锻造过程中反复测温，当锻件温度低于930℃时必须停止锻造。
精锻机锻造时，根据锻造工艺编制锻造程序，采取A、B两夹爪横向拉打成型，避免推打；控制第一道压下量为30～40mm，其余道次压下量不超过60mm，拉打速度最大3m/min，最后一道次拉打速度为1.3～1.5m/min；保证锻造过程中不出现明显锤印，以避免后续加工时产生应力开裂；同时控制精锻机锻造温度为880～920℃之间，避免精锻机锻造温升引起局部过热，进而导致产生δ-铁素体及锻造开裂等问题。
采用电弧炉冶炼+真空精炼的冶炼方法；为控制δ铁素体含量，内控奥氏体形成元素C、Mn、Ni在中上限，铁素体形成元素Si、Cr在中下限，即C=0.14～0.17%，Mn=0.50～0.80%，Ni=2.00～2.50%，Si≤0.4%，Cr=16.00～17.00%。
根据Ac1≈810℃，Ar1≈780℃，Ms≈357℃，制定锻后热处理工艺为：锻后入炉温度不低于700℃，在960±10℃下进行正火，然后空冷至400～450℃，之后采用750±10℃回火，并以小于20℃/h的冷却速度炉冷至100℃以下出炉，避免组织应力过大产生应力裂纹。
1Cr17Ni2活塞杆锻件经机械加工后，调质采用电阻加热炉加热至1030±10℃奥氏体化后，保温5小时，进行淬火，淬火水冷时前五分钟注冷水，加强淬火力度；随后在600～610℃进行第一次回火，为充分去除应力，在570～610℃进行第二次回火。通过以上均匀细化组织，提高锻件力学性能。

Claims (4)

1.一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法，其特征在于：该生产锻造方法包括：根据活塞杆的粗加工图合理设计锻件锻造图，锻造时，由油压机锻造至热八方550mm后，转为精锻机锻造成型；对化学成分、锻后预备热处理及调质热处理进行控制；油压机锻造时，镦粗后先滚圆，在135°上、下V砧上进行拔长，以限制横向展料，拔长时控制第一道次压下量不超过50mm，其它道次变形量为12%～15%，避免压下量过大产生表面裂纹及压下量过小产生纵向拉应力；锻造过程中不可在同一位置连续打击，锻造过程中进行反复测温，当锻件温度低于930℃时停止锻造；精锻机锻造时，根据锻造工艺编制锻造程序，采取A、B两夹爪横向拉打成型，避免推打；控制第一道压下量为30～40mm，其余道次压下量不超过60mm，拉打速度最大3m/min，最后一道次拉打速度为1.3～1.5m/min；控制精锻机锻造温度在880～920℃之间。
2.根据权利要求1所述的一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法，其特征在于：采用电弧炉冶炼+真空精炼的冶炼方法；为控制δ铁素体含量，内控奥氏体形成元素C、Mn、Ni在中上限，铁素体形成元素Si、Cr在中下限，即C=0.14～0.17%，Mn=0.50～0.80%，Ni=2.00～2.50%，Si≤0.4%，Cr=16.00～17.00%。
3.根据权利要求1所述的一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法，其特征在于：根据Ac1≈810℃，Ar1≈780℃，Ms≈357℃，制定锻后热处理工艺为：锻后入炉温度不低于700℃，在960±10℃下进行正火，然后空冷至400～450℃，之后采用750±10℃回火，并以小于20℃/h的冷却速度炉冷至100℃以下出炉，避免组织应力过大产生应力裂纹。
4.根据权利要求1所述的一种1Cr17Ni2活塞杆锻件的生产制造方法，其特征在于：1Cr17Ni2活塞杆锻件经机械加工后，调质采用电阻加热炉加热至1030±10℃奥氏体化后，保温5小时，进行淬火，淬火水冷时前五分钟注冷水，加强淬火力度；随后在600～610℃进行第一次回火，为充分去除应力，在570～610℃进行第二次回火。
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