CN107649834A - 一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，属于机械零件锻造工艺的技术领域，该船用碳素钢轴类锻件的制造工艺具体步骤为锻件表面清理、锻前热处理、锻造处理、锻后热处理、粗加工处理、性能检验、交验入库。本发明制造工艺简单，成品率高，在船用碳素钢轴类锻件材料的生产过程中加入Ni和Al合金元素，在保证船用碳素钢轴类锻件力学性能的同时，提高了船用碳素钢轴类锻件材料的韧性，减少了加工次数，简化了加工工艺，极大地提高了生产效率，而且减少了锻件加工余量，提高了材料利用率，降低了生产成本，提高了市场竞争力。

Description

一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺

技术领域

本发明属于机械零件锻造工艺的技术领域，尤其涉及一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺。

背景技术

随着世界般舶工业的迅速发展，70年代以来船用锻件规格越来越大，技术要求越来越高，生产难度也越来越大。特别是近几年来我国造船业得到了迅猛发展，目前我国造船业对船用锻件的需求急剧上升。这就要求我国的锻件制造厂家改变观念，不断创新，尽快开发出新锻件和新工艺，满足造船业的需要。

碳素钢含碳量低，含碳量小于0.5％。与其他钢类相比，良好的塑性是近代工业中使用最早、成本最低、性能范围最宽、使用量最大的基本材料。世界各工业国家，在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。目前碳素钢产品的产量在各国钢总产量中的比重，约保持在80％左右，它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业，而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面也得到大量使用。适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。碳素钢除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。其性能主要取决于含碳量。碳素钢的含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。因此，船用碳素钢轴类锻件使用在船舶的舵系产品上，要求有良好的机械综合性能，有时还要求具有较高的抗冲击性能、较高的低温韧性。

现有船用碳素钢轴类锻件为了获得较好的组织晶粒，需要对锻件进行多次热处理，但是随着加工处理工序的增加，使得加工时间较长，加工效率低，由于需要多次加工必然要增加锻件的加工余量，因此存在着造成材料的浪费，增加生产成本，降低市场竞争力的问题。

因此，发明一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺显得非常必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，以解决现有的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺存在着造成材料的浪费，增加生产成本，降低市场竞争力的问题，一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺具体包括以下步骤：

步骤一：对船用碳素钢轴类锻件进行光谱分析，将验收合格的船用碳素钢轴类锻件先进行表面清理；

步骤二：对进行表面清理过的船用碳素钢轴类锻件进行锻前热处理；

步骤三：对加热后的船用碳素钢轴类锻件进行锻造处理，采用FM锻造法，利用上平砧，下平台的非对称变形方法对船用碳素钢轴类锻件进行锻造；

步骤四：对锻造处理后的船用碳素钢轴类锻件进行锻后热处理，前述锻后热处理具体为正火加回火，前述锻后热处理前需对船用碳素钢轴类锻件进行振动去应力；

步骤五：对锻后热处理后的船用碳素钢轴类锻件进行粗加工处理，利用数控机床对锻后热处理的船用碳素钢轴类锻件进行切削加工，去除锻压后产生的毛边；

步骤六：对粗加工处理后的船用碳素钢轴类锻件进行表面探伤；

步骤七：对船用碳素钢轴类锻件进行性能检验，对性能检验合格的船用碳素钢轴类锻件表面涂抹防锈油并进行交验、入库和封存。

优选地，前述步骤一中验收合格的船用碳素钢轴类锻件C的重量百分比为≤0.65%、Si的重量百分比为0.25-0.35%、Mn的重量百分比为0.55-0.75%、Cr的重量百分比为≤0.4%、P的重量百分比为≤0.035%、S的重量百分比为≤0.035%、Mo的重量百分比为≤0.1%。

优选地，前述步骤一中的表面清理具体为抛丸处理，前述步骤二中的锻前热处理具体为采用感应加热方式将船用碳素钢轴类锻件加热至800℃±20℃，并在锻前热处理过程中加入合金元素。

优选地，前述合金元素为Ni和Al，提高船用碳素钢轴类锻件的韧性。

优选地，前述Ni的重量百分比为0.08-0.12%、Al的重量百分比为0.015-0.035%。

优选地，前述步骤四中锻后热处理中正火冷却方式设置为风冷或者雾冷。

优选地，前述步骤四中锻后热处理中的回火温度为370℃-410℃，保温时间为12h-24h，能够减小船用碳素钢轴类锻件中的内应力。

优选地，前述锻后热处理中回火的保温工序结束后采用空冷或者水冷的方式进行冷却。

优选地，前述步骤六中表面探伤采用渗透探伤，防止有缺陷的船用碳素钢轴类锻件混入成品中。

优选地，前述步骤七中性能检验包含船用碳素钢轴类锻件的表面粗糙度、表面光滑度以及扭转力。

与现有技术相比，本发明的一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺广泛应用于机械零件锻造工艺的技术领域，本发明制造工艺简单，成品率高，在船用碳素钢轴类锻件材料的生产过程中加入Ni和Al合金元素，在保证船用碳素钢轴类锻件力学性能的同时，提高了船用碳素钢轴类锻件材料的韧性，减少了加工次数，简化了加工工艺，极大地提高了生产效率，而且减少了锻件加工余量，提高了材料利用率，降低了生产成本，提高了市场竞争力。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

实施例1：

一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺具体包括以下步骤：

步骤一：对船用碳素钢轴类锻件进行光谱分析，将验收合格的船用碳素钢轴类锻件先进行表面清理，其中船用碳素钢轴类锻件元素合格的标准为：C的重量百分比为≤0.65%、Si的重量百分比为0.25-0.35%、Mn的重量百分比为0.55-0.75%、Cr的重量百分比为≤0.4%、P的重量百分比为≤0.035%、S的重量百分比为≤0.035%、Mo的重量百分比为≤0.1%，表面清理具体为抛丸处理，主要用于除去碳素钢轴类锻件表面氧化皮和锈蚀；

步骤二：对进行表面清理过的船用碳素钢轴类锻件进行锻前热处理，采用感应加热方式将船用碳素钢轴类锻件加热至800℃±20℃，并在锻前热处理过程中加入合金元素Ni和Al，提高船用碳素钢轴类锻件的韧性；

步骤三：对加热后的船用碳素钢轴类锻件进行锻造处理，采用FM锻造法，FM锻造法即无曼内斯曼效应的锻造法，主要利用上平砧，下平台的非对称变形方法对船用碳素钢轴类锻件进行锻造，采用FM锻造法主要用于减少锻造压力；

步骤四：对锻造处理后的船用碳素钢轴类锻件进行锻后热处理，锻后热处理具体为正火加回火，锻后热处理前需对船用碳素钢轴类锻件进行振动去应力，其中正火冷却方式设置为风冷，回火温度为400℃，保温时间为18h，能够减小船用碳素钢轴类锻件中的内应力，回火的保温工序结束后采用空冷的方式进行冷却；

步骤五：对锻后热处理后的船用碳素钢轴类锻件进行粗加工处理，利用数控机床对锻后热处理的船用碳素钢轴类锻件进行切削加工，去除锻压后产生的毛边；

步骤六：对粗加工处理后的船用碳素钢轴类锻件进行表面探伤，其中表面探伤采用渗透探伤，防止有缺陷的船用碳素钢轴类锻件混入成品中；

步骤七：对船用碳素钢轴类锻件进行性能检验，性能检验主要包含船用碳素钢轴类锻件的表面粗糙度、表面光滑度以及扭转力，对性能检验合格的船用碳素钢轴类锻件表面涂抹防锈油并进行交验、入库和封存。

具体到本实施例中，Ni的重量百分比为0.1%、Al的重量百分比为0.02%。

本发明的锻后热处理的“正火＋回火”工艺替代传统的“淬火＋回火”工艺，把通常的正火冷却方式空冷调整为快速冷却的风冷，把锻造后的船用碳素钢轴类锻件冷却到室温，必要时还需采用雾冷，从而获得良好的组织晶粒，使船用碳素钢轴类锻件的力学性能达到船规要求；

本发明一方面整改锻造工艺，一方面在通常碳素钢的基础上添加一些提高强韧性的Ni、Al等合金元素；另一方面把通常的正火冷却方式空冷调整为风冷，必要时还需采用雾冷；这样一是可以提高材料等级，使之具有较好的满足使用要求的潜能，二是通过加快冷速的方式获得良好的组织，从而最终达到满足要求的性能指标。

综上所述，本发明的一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺广泛应用于机械零件锻造工艺的技术领域，本发明制造工艺简单，成品率高，在船用碳素钢轴类锻件材料的生产过程中加入Ni和Al合金元素，在保证船用碳素钢轴类锻件力学性能的同时，提高了船用碳素钢轴类锻件材料的韧性，减少了加工次数，简化了加工工艺，极大地提高了生产效率，而且减少了锻件加工余量，提高了材料利用率，降低了生产成本，提高了市场竞争力。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，该种船用碳素钢轴类锻件的制造工艺具体包括以下步骤：

步骤一：对船用碳素钢轴类锻件进行光谱分析，将验收合格的船用碳素钢轴类锻件先进行表面清理；

步骤二：对进行表面清理过的船用碳素钢轴类锻件进行锻前热处理；

步骤三：对加热后的船用碳素钢轴类锻件进行锻造处理，采用FM锻造法，利用上平砧，下平台的非对称变形方法对船用碳素钢轴类锻件进行锻造；

步骤四：对锻造处理后的船用碳素钢轴类锻件进行锻后热处理，所述锻后热处理具体为正火加回火，所述锻后热处理前需对船用碳素钢轴类锻件进行振动去应力；

步骤五：对锻后热处理后的船用碳素钢轴类锻件进行粗加工处理，利用数控机床对锻后热处理的船用碳素钢轴类锻件进行切削加工，去除锻压后产生的毛边；

步骤六：对粗加工处理后的船用碳素钢轴类锻件进行表面探伤；

步骤七：对船用碳素钢轴类锻件进行性能检验，对性能检验合格的船用碳素钢轴类锻件表面涂抹防锈油并进行交验、入库和封存。

2.根据权利要求1所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述步骤一中验收合格的船用碳素钢轴类锻件C的重量百分比为≤0.65%、Si的重量百分比为0.25-0.35%、Mn的重量百分比为0.55-0.75%、Cr的重量百分比为≤0.4%、P的重量百分比为≤0.035%、S的重量百分比为≤0.035%、Mo的重量百分比为≤0.1%。

3.根据权利要求1所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述步骤一中的表面清理具体为抛丸处理，所述步骤二中的锻前热处理具体为采用感应加热方式将船用碳素钢轴类锻件加热至800℃±20℃，并在锻前热处理过程中加入合金元素。

4.根据权利要求3所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述合金元素为Ni和Al。

5.根据权利要求4所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述Ni的重量百分比为0.08-0.12%、Al的重量百分比为0.015-0.035%。

6.根据权利要求1所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述步骤四中锻后热处理中正火冷却方式设置为风冷或者雾冷。

7.根据权利要求1所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述步骤四中锻后热处理中的回火温度为370℃-410℃，保温时间为12h-24h。

8.如权利要求7所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述锻后热处理中回火的保温工序结束后采用空冷或者水冷的方式进行冷却。

9.如权利要求1所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述步骤六中表面探伤采用渗透探伤。

10.如权利要求1所述的船用碳素钢轴类锻件的制造工艺，其特征在于，所述步骤七中性能检验包含船用碳素钢轴类锻件的表面粗糙度、表面光滑度以及扭转力。