CN111705187A - 一种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法 - Google Patents

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孔德贵
张思瑞
张洪
陈海山
刘晓磊
哈曜
陈新华
施虹屹
龚洋道
陈洁
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Abstract

本发明涉及一种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，先选取坯料，放入炉中加热；再对坯料进行镦粗、冲孔和扩孔；接着对坯料进行修整；然后对坯料使用灰砂冷方式进行冷却，接下去锻造加工成型，最后对成型工件进行调质热处理，期间，淬火使得工件温度下降后，将工件提出淬火液进行空冷后再继续入液冷却。本发明通过在调制过程中减缓了冷却速度，降低了马氏体转变区的冷却速度，从而避免了穿晶扩展，减少马氏体转变的组织应力，避免热处理脆裂，减少应力裂纹。

Description

一种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法
技术领域
本发明涉及一种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，属于工件锻造技术领域。
背景技术
180方4340坯料经1t锻锤锻造成耐磨板环坯，环坯经粗加工后进行最终调质热处理，调质热处理后发现数量较多的环件表面有裂纹。生产厂家为了查明缺陷原因，对其中一件环件进行了剖解取样检测。
4340环件经调质热处理后发现多数环件端面有环形裂纹，结合裂纹宏观形貌特征分析、所取金相试样检验及扫描电镜分析结果，裂纹起源于环件端面，属于应力裂纹；
金相检验试样的显微组织为均匀细小的回火索氏体，就组织而言，环件的锻造和热处理加热工艺应属正常。裂纹扩展方式为穿晶扩展且尾部尖锐，裂纹不脱碳，表明裂纹是在热处理淬火与回火之间的期间形成的。因此，裂纹属于淬火应力引起的开裂失效模式。
因此，需要一种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，其具体技术方案如下：
步骤一、选取坯料，放入炉中加热：设定温度为1250±10℃，设定加热速度为200℃/时，炉内温度到达1250±10℃时，保温1.4～1.6h；
步骤二、对坯料进行镦粗、冲孔和扩孔：坯料镦粗始锻温度控制在1100～1150℃，采用对冲的方法对墩粗后的圆钢锭进行冲孔，下冲头的冲孔高度控制在80～150mm。
步骤三、对坯料进行修整；
步骤四、对坯料使用灰砂冷方式进行冷却：入料温度为500±10℃，出料温度为150±10℃；
步骤五、锻造加工成型：采用自由锻方式锻造；
步骤六、对成型工件进行调质热处理：期间，淬火使得工件温度下降后，将工件提出淬火液进行空冷后再继续入液冷却。
进一步的，所述步骤一中，选取180方4340坯料，加入炉中加热至1250℃，均热18分钟后将坯料运出炉；
进一步的，所述步骤三中，所述修整包括锻比6.9和终段温度800℃。
进一步的，所述步骤六中，先将工件在工件表面温度冷却至250℃左右时，空冷20分钟后再继续入液冷却。
本发明的有益效果是：本发明通过在调质过程中减缓了冷却速度，降低了马氏体转变区的冷却速度，从而避免了穿晶扩展，减少马氏体转变的组织应力，避免热处理脆裂，减少应力裂纹。
附图说明
图1是本发明的流程图，
图2是现有技术的缺陷图；
图3是使用本方法之后的产品检测图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
经过前期检测和分析，发现：
1)裂纹起源于环件端面，裂纹形貌刚直，其尾部尖细，属于应力引起的开裂失效模式；
2)裂纹内及其周围没有发现非金属夹杂物和脱碳，表明裂纹是在淬火与回火之间的期间形成的；
3)试样样品发现B类粗系夹杂级别为2.5级且超宽，不符合材料标准要求。但金相检验裂纹内没有发现此夹杂，即夹杂不是引起裂纹的原因。基于以上分析，本发明针对热处理危险截面尺寸的工件，在热处理淬火方法上应采取相应措施，尽量减小马氏体转变的组织应力，避免热处理淬裂。
因此，本种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，包括
步骤一：选取180方4340坯料，加入炉中加热至1250℃，均热18分钟后将坯料运出炉；
步骤二：对坯料进行镦粗、冲孔和扩孔；坯料镦粗始锻温度控制在1100～1150℃，采用对冲的方法对墩粗后的圆钢锭进行冲孔，下冲头的冲孔高度控制在80～150mm。
步骤三：对坯料进行修整；锻比为6.9和终段温度为800℃。
步骤四：对坯料使用灰砂冷方式进行冷却；入料温度为500±10℃，出料温度为150±10℃。
步骤五：锻造加工成型；
步骤六：对成型工件进行调质热处理，首先将工件加热至900℃，保温60分钟，随后使用暖风机开至70度，鼓风，进行降温至200度；再次加热至850℃保温60分钟，使用F2000淬火，淬火时，在工件表面温度冷却至250℃左右时，空冷20分钟后再继续入液冷却。最后升温至540℃，保温120分钟，空冷至室温。
得到如图3的环形工件，其表面没有明显裂缝，经过图像放大处理，已经克服了现有技术中造成的应力裂缝。
本发明通过在调制过程中减缓了冷却速度，降低了马氏体转变区的冷却速度，从而避免了穿晶扩展，减少马氏体转变的组织应力，避免热处理脆裂，减少应力裂纹。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，其特征在于：包括
步骤一、选取坯料，放入炉中加热；
步骤二、对坯料进行镦粗、冲孔和扩孔；
步骤三、对坯料进行修整；
步骤四、对坯料使用灰砂冷方式进行冷却：
步骤五、锻造加工成型；
步骤六、对成型工件进行调质热处理：期间，淬火使得工件温度下降后，将工件提出淬火液进行空冷后再继续入液冷却。
2.根据权利要求1所述的减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，其特征在于：所述步骤一中，选取180方4340坯料，加入炉中加热至1250℃，均热18分钟后将坯料运出炉。
3.根据权利要求1所述的减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，所述修整包括锻比6.9和终段温度800℃。
4.根据权利要求1所述的减少4340钢制环件的应力裂纹的制造方法，其特征在于：所述步骤六中，在，在工件表面温度冷却至250℃左右时，空冷20分钟后再继续入液冷却。
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