CN112620560A - 18CrNiMo7-6齿轮锻件及克服其皮下缺陷的制造方法及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种18CrNiMo7‑6齿轮锻件及克服其皮下缺陷的制造方法及检测方法，制造方法包括以下步骤：（1）下料，（2）第一火次，（3）锻造1，（4）第二火次，（5）锻造2，（6）第三火次，（7）锻造3。本制造方法具有如下有益效果：将原料通过锻造过程压把、墩粗及拔长，使得钢锭压密压实，使钢锭内部密度更均匀。最后等加工平整后再修整好，去除锻件表面缺陷，得到18CrNiMo7‑6齿轮锻件。检测方法包括：（1）超声波检验，（2）解剖取样，（3）低倍检验，（4）金相检验，（5）扫描电镜检验，（6）结果分析，以检测出18CrNiMo7‑6齿轮锻件皮下缺陷原因，以便更好克服。
Description
技术领域
本发明涉及一种18CrNiMo7-6齿轮锻件及克服其皮下缺陷的制造方法及检测方法，属于金属锻造工艺技术领域。
背景技术
轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。而传统加工齿轮锻件的方法会使齿轮锻件的皮下缺陷过多，而齿轮锻件的皮下缺陷过多会降低机械性能，增加锻件锻造的损伤，严重的还会使锻件直接变为废品。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种克服18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的制造方法，其具体技术方案如下：
克服18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的制造方法，包括如下步骤：
步骤1：下料：准备好冶炼完成的18CrNiMo7-6钢锭，18CrNiMo7-6钢锭作为坯料；
步骤2：第一火次：将坯料加入200℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1150~1250℃，保温5~15小时；
步骤3：锻造1：将坯料压把，倒棱，然后在漏盘内墩粗至H650~H750, 用各800mm的上下平砧按程序拔长8次，压成820mm的八方体状，然后滚圆得到坯料1；
步骤4：第二火次：将坯料1加入800℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1200℃，保温4~15小时，得到第二火次后的坯料1；
步骤5：锻造2：第二火次后的坯料1在坯料漏盘内墩粗至H700~H800，用各800mm的上下平砧按程序拔长8~10次，压成厚800mm的八方体状并滚圆，然后剁切掉冒口和水口后开坯下料，得到坯料2；
步骤6：第三火次：将坯料2加入800℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1200℃，保温4~15小时，得到第三火次后的坯料2；
步骤7：锻造3：将第三火次后的坯料2墩粗至H780，然后滚圆至平整后冲孔，最后修整为18CrNiMo7-6齿轮锻件。
进一步的，所述步骤一中18CrNiMo7-6钢锭的冶炼方法包括熔化、氧化、还原以及出钢，出钢后喂线，所述喂线时的镇静时间为20~30分钟。
进一步的，冶炼过程中钢锭模内壁无杂质，浇注系统干燥。
进一步的，所述18CrNiMo7-6齿轮锻件由所述权利要求1中制造方法所制。
进一步的，检测方法包括如下步骤：
步骤S1：超声波检验：对18CrNiMo7-6齿轮锻件径向圆面以及端面进行超声波直探头检测；
步骤S2：解剖取样：对18CrNiMo7-6齿轮锻件的皮下缺陷处进行取样解剖分析，沿平行于18CrNiMo7-6齿轮锻件直径的方向锯切得到圆弧体状试样A，沿垂直于试样A切割方向锯切得到圆弧体状试样B，将试样A和试样B沿平行于18CrNiMo7-6齿轮锻件高℃方向上锯切两次，试样A锯切位置偏向圆弧端部，试样B靠近中线位置，各取中部试样，并将两中部试样沿垂直其长℃方向锯切两次，各取中部试样2，将两中部试样2再锯切两次，得到试样A1、A2、B1和B2；
步骤S3：低倍检验：将步骤S2中得到的四块试样A1、A2、B1和B2经刨机、磨机加工后，在70℃的1:1工业盐酸水溶液中腐蚀25分钟，腐蚀后观察；
步骤S4：金相检验：将试样A1放入试剂腐蚀后观察；
步骤S5：扫描电镜检验：对试样A1在所述步骤S5中得到的金相试样进行扫描电镜分析。
本发明的有益效果是：使用本方法制造的齿轮可以保证运转的平稳性，配合检测齿轮皮下缺陷的方法，可以减少齿轮锻件的皮下缺陷，提高齿轮的机械性能，降低锻件锻造的损伤，降低锻件成本，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的齿轮锻件加工尺寸，
图2是本发明的端面超声波探伤波形，
图3是本发明的齿轮锻件试样分解示意图，
图4是本发明的齿轮锻件小半圆试样分解示意图，
图5是齿轮锻件线切割试样分解示意图，
图6是低倍试样宏观形貌，
图7是低倍试样局部放大宏观形貌，
图8是50x 裂纹特征形貌，
图9是100x非裂纹附近夹杂形貌，
图10-11是100x 裂纹特征形貌，
图12是500x非裂纹附近夹杂形貌，
图13-15是500x裂纹特征形貌，
图16是50x 裂纹组织形貌，
图17-18是100x裂纹组织形貌，
图19是500x裂纹组织形貌，
图20是100x基体组织，
图21是500x 基体组织，
图22是1500X 缺陷形貌，
图23是1000X 缺陷形貌，
图24是A位置扫描电镜能谱，
图25是B位置扫描电镜能谱。
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。
如图1所示，18CrNiMo7-6齿轮锻件由上述制造方法所制得到图示的尺寸。
克服18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的制造方法，包括如下步骤：
步骤1：下料：准备好冶炼完成的18CrNiMo7-6钢锭，18CrNiMo7-6钢锭作为坯料；
步骤2：第一火次：将坯料加入200℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1150~1250℃，保温5~15小时；
步骤3：锻造1：将坯料压把，倒棱，然后在漏盘内墩粗至H650~H750, 用各800mm的上下平砧按程序拔长8次，压成820mm的八方体状，然后滚圆得到坯料1；
步骤4：第二火次：将坯料1加入800℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1200℃，保温4~15小时，得到第二火次后的坯料1；
步骤5：锻造2：第二火次后的坯料1在坯料漏盘内墩粗至H700~H800，用各800mm的上下平砧按程序拔长8~10次，压成厚800mm的八方体状并滚圆，然后剁切掉冒口和水口后开坯下料，得到坯料2；
步骤6：第三火次：将坯料2加入800℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1200℃，保温4~15小时，得到第三火次后的坯料2；
步骤7：锻造3：将第三火次后的坯料2墩粗至H780，然后滚圆至平整后冲孔，最后修整为18CrNiMo7-6齿轮锻件。
步骤一中18CrNiMo7-6钢锭的冶炼方法包括熔化、氧化、还原以及出钢，出钢后喂线，所述喂线时的镇静时间为20~30分钟。冶炼过程中钢锭模内壁无杂质，浇注系统干燥。
18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的的检测方法，包括如下步骤：
步骤S1：超声波检验：对18CrNiMo7-6齿轮锻件径向圆面以及端面进行超声波直探头检测；
步骤S2：解剖取样：对18CrNiMo7-6齿轮锻件的皮下缺陷处进行取样解剖分析，沿平行于18CrNiMo7-6齿轮锻件直径的方向锯切得到圆弧体状试样A，沿垂直于试样A切割方向锯切得到圆弧体状试样B，将试样A和试样B沿平行于18CrNiMo7-6齿轮锻件高℃方向上锯切两次，试样A锯切位置偏向圆弧端部，试样B靠近中线位置，各取中部试样，并将两中部试样沿垂直其长℃方向锯切两次，各取中部试样2，将两中部试样2再锯切两次，得到试样A1、A2、B1和B2；
步骤S3：低倍检验：将步骤S2中得到的四块试样A1、A2、B1和B2经刨机、磨机加工后，在70℃的1:1工业盐酸水溶液中腐蚀25分钟，腐蚀后观察；
步骤S4：金相检验：将试样A1经4%硝酸酒精腐蚀后观察；
步骤S5：扫描电镜检验：对试样A1在所述步骤S5中得到的金相试样进行扫描电镜分析。
如图2-25所示，18CrNiMo7-6齿轮锻件检测如下几项，以证明是否克服了锻件的皮下缺陷：
1. 超声波检验结果
对齿轮锻件径向圆面进行超声波直探头检测，未发现缺陷显示；端面进行超声波直探头检测，发现在外圆附近多处小缺陷显示，最大为FBH1.7mm，见图2所示。
2. 解剖取样
对齿轮锻件皮下缺陷处进行取样解剖分析，沿齿轮锻件A位置线和B位置线锯切，制作成半圆状试样，见图3所示。再沿A试样、B试样的红线位置锯切成小试样，见图4所示。对A小试样、B小试样进一步超声波探伤缺陷定位，如图5所示，沿试样的红线位置分别锯切成两块试样做低倍检测，将四块试样进行编号，分别为A1、A2和B1、B2。
3. 低倍检验结果
4块低倍试样经刨、磨机加工后，在70℃的1:1工业盐酸水溶液中腐蚀25分钟。腐蚀后观察，A2和B1、B2均未见到缺陷显示，A1试样表面有一条裂纹，平行于端面，距外圆面10mm，裂纹长约1.5mm，形态刚直，如图6、图7所示。试样表面没有疏松、孔洞等其他明显低倍缺陷。
4. 金相检验结果
A1试样金相检验
A1试样缺陷长℃约1.6mm，缺陷细小、断续、未稍圆顿，内部充满夹杂，基体面也可见夹杂，见图8～图15显微形貌。
腐蚀观察，缺陷两侧内部无氧化，无脱碳。缺陷中部、尾部的两侧可见大块夹杂，显微形貌见图16～图19所示。基体组织良好，为贝氏体+粒贝+铁素体，显微形貌见图20～图21所示。
5. 扫描电镜检验结果
对A1试样进行扫描电镜分析，试样表面缺陷形貌见图22、23所示，扫描电镜可见缺陷缝内较多夹杂物。夹杂经能谱无标样半定量成分分析，夹杂物含有Ca、Mg、Al类元素，见图24、25所示。
6. 结果分析
超声波直探头检测，未发现缺陷显示；端面进行超声波直探头检测，发现在外圆附近多处小缺陷显示，最大为FBH1.7mm。低倍腐蚀后观察，试样表面有一条裂纹，平行于端面，距外圆面10mm，裂纹长约1.5mm，形态刚直，试样表面没有疏松、孔洞等其他明显低倍缺陷。
金相分析，试样缺陷长℃约1.6mm，缺陷细小、断续、未稍圆顿，内部充满夹杂，基体面也可见夹杂。腐蚀观察，缺陷两侧内部无氧化，无脱碳。缺陷中部、尾部的两侧可见大块夹杂，基体组织正常，为贝氏体+粒贝+铁素体。扫描电镜分析，可见缺陷缝内较多的夹杂物，夹杂经能谱无标样半定量成分分析，夹杂物主要含有Ca、Mg、Al类元素，属于氧化铝类夹杂，来源于脱氧产物。
7. 结论
1) 缺陷内部充满夹杂，表明缺陷的形成与夹杂有关；
2) 建议加强铝脱氧钢的处理，确保喂线后的镇静时间和防止钢液的二次氧化；
3) 皮下缺陷为蠕虫状且非扩展性，经综合判定检测结果小于FBH2mm的规范，满足加工的技术要求。
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 (5)
1.一种克服18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：下料：准备好冶炼完成的18CrNiMo7-6钢锭，18CrNiMo7-6钢锭作为坯料；
步骤2：第一火次：将坯料加入200℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1150~1250℃，保温5~15小时；
步骤3：锻造1：将坯料压把，倒棱，然后在漏盘内墩粗至H650~H750, 用各800mm的上下平砧按程序拔长8次，压成820mm的八方体状，然后滚圆得到坯料1；
步骤4：第二火次：将坯料1加入800℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1200℃，保温4~15小时，得到第二火次后的坯料1；
步骤5：锻造2：第二火次后的坯料1在坯料漏盘内墩粗至H700~H800，用各800mm的上下平砧按程序拔长8~10次，压成厚800mm的八方体状并滚圆，然后剁切掉冒口和水口后开坯下料，得到坯料2；
步骤6：第三火次：将坯料2加入800℃以上的锻造加热炉中，坯料升温至1200℃，保温4~15小时，得到第三火次后的坯料2；
步骤7：锻造3：将第三火次后的坯料2墩粗至H780，然后滚圆至平整后冲孔，最后修整为18CrNiMo7-6齿轮锻件。
2.根据权利要求1所述的克服18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的制造方法，其特征在于：所述步骤一中18CrNiMo7-6钢锭的冶炼方法包括熔化、氧化、还原以及出钢，出钢后喂线，所述喂线时的镇静时间为20~30分钟。
3.根据权利要求2所述的克服18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的制造方法，其特征在于：冶炼过程中钢锭模内壁无杂质，浇注系统干燥。
4.一种18CrNiMo7-6齿轮锻件，其特征在于：所述18CrNiMo7-6齿轮锻件由所述权利要求1中制造方法所制。
5.一种18CrNiMo7-6齿轮锻件皮下缺陷的的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1：超声波检验：对18CrNiMo7-6齿轮锻件径向圆面以及端面进行超声波直探头检测；
步骤S2：解剖取样：对18CrNiMo7-6齿轮锻件的皮下缺陷处进行取样解剖分析，沿平行于18CrNiMo7-6齿轮锻件直径的方向锯切得到圆弧体状试样A，沿垂直于试样A切割方向锯切得到圆弧体状试样B，将试样A和试样B沿平行于18CrNiMo7-6齿轮锻件高℃方向上锯切两次，试样A锯切位置偏向圆弧端部，试样B靠近中线位置，各取中部试样，并将两中部试样沿垂直其长℃方向锯切两次，各取中部试样2，将两中部试样2再锯切两次，得到试样A1、A2、B1和B2；
步骤S3：低倍检验：将步骤S2中得到的四块试样A1、A2、B1和B2经刨机、磨机加工后，在70℃的1:1工业盐酸水溶液中腐蚀25分钟，腐蚀后观察；
步骤S4：金相检验：将试样A1放入试剂腐蚀后观察；
步骤S5：扫描电镜检验：对试样A1在所述步骤S5中得到的金相试样进行扫描电镜分析。
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