CN112719173A - 一种15-5ph盘轴一体化锻件锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锻造热加工领域，涉及一种15‑5PH盘轴一体化锻件锻造方法。包括以下步骤：步骤一：将15‑5PH棒料加热，改锻变形；步骤二：将改锻变形后的棒料加热保温后进行局部拔长，形成坯料杆部和头部；步骤三：对坯料杆部进行机械加工，形成外表面规则的回转体；步骤四：将步骤三中形成的回转体进行硬包套，将坯料杆部和头部整体加热保温后放入胎模中进行胎模锻，对坯料头部进行镦粗；步骤五：对胎模锻后的坯料杆部和头部整体进行固溶处理；步骤六：对固溶处理后的坯料杆部和头部整体进行时效处理。本方法获得的锻件晶粒度细小且均匀，热处理后晶粒度无明显长大现象发生，提高了产品的一次合格率，节省了生产成本。

Description

一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法
技术领域
本发明属于锻造热加工领域，涉及一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法。
背景技术
15-5PH是一种马氏体沉淀不锈钢，国内牌号为0Cr15Ni5Cu3Nb,是在17-4PH不锈钢的基础上，为克服17-4PH组织中的存在的δ铁元素造成塑性降低的缺点发展而来，具有很好的表面光滑性和尺寸稳定性。由于其加工工艺性好，力学性能优良，耐腐蚀，有很好的强韧配合，而被广泛应用。由于该合金在≥1050℃加热时，金属间化合物少，晶界钉扎质点少，晶粒会显著长大，使得锻件生产存在晶粒度难以达到标准要求的技术难题，产品报废率高，难以按期交付。通常，我们期望产品可以大变形，少火次的完成。然而实际生产中，由于部分产品形状或工步复杂，不可避免的出现火次多，有小变形或无变形的现象，造成晶粒度粗大，产品合格率不能保证。
发明内容
本发明的目的是：为解决产品热处理后晶粒度粗大的现象，提出一种改善15-5PH不锈钢晶粒度的锻造方法。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，包括以下步骤：
步骤一：将15-5PH棒料加热，改锻变形；
步骤二：将改锻变形后的棒料加热保温后进行局部拔长，形成坯料杆部和头部；
步骤三：对坯料杆部进行机械加工，形成外表面规则的回转体；
步骤四：将步骤三中形成的回转体进行硬包套，将坯料杆部和头部整体加热保温后放入胎模中进行胎模锻，对坯料头部进行镦粗；
步骤五：对胎模锻后的坯料杆部和头部整体进行固溶处理；
步骤六：对固溶处理后的坯料杆部和头部整体进行时效处理。
进一步，所述步骤一中，将15-5PH棒料加热至1080℃～1140℃，进行两火次镦粗拔长；每火次变形量大于40％。
进一步，所述步骤四中，炉温调至1080℃～1140℃，将坯料杆部和头部整体入炉对坯料进行加热，坯料杆部在硬包套保护下温度不超过1000℃。
进一步，所述步骤四中，硬包套材料为两层0.5mm～1mm铁皮，且两层铁皮中间用两层10mm硅酸铝保温棉填充。
进一步，所述方法还包括：在改锻变形、局部拔长和胎模锻后坯料冷却时均需覆盖保温棉。
进一步，所述步骤五中，固溶处理温度为1040±14℃，保温30min～40min，空冷至室温。
进一步，所述步骤六中，时效处理温度为552±5℃，持续60min。
进一步，所述步骤一和步骤四中，先将棒料或坯料加热至850℃并保温，保温系数为0.3min/mm～0.4min/mm；保温结束后加热至1080℃～1140℃并保温，保温系数为0.3min/mm～0.4min/mm。
本发明的有益效果：本方法获得的晶粒度细小且均匀，热处理后晶粒度无明显长大现象发生，提高了产品的一次合格率，节省了生产成本，缩短了生产周期，赢得了客户认可及市场份额。
附图说明
图1为锻件示意图；
图2为杆部拔长示意图；
图3为硬包套示意图；
图4为胎模锻示意图；
图中，1为铁皮内衬，2为铁皮外套，3为保温棉填充，4为荒坯，5为胎模。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，包括以下步骤：
步骤一：将15-5PH的棒料增加2火次的改锻变形。将棒料加热至1080℃1140℃，加热后的棒料锻造时，每火次变形量需大于40％，改善碳化物分布，均匀抑制晶粒尺寸长大。
步骤二：将改锻变形后的棒料加热保温后，仅对杆部进行拔长。杆部尺寸需接近胎模对应部位的尺寸。
步骤三：将步骤二形成的坯料杆部进行机械加工。形成统一尺寸的荒形，利于后期胎模成型顺利进行，也有益于包套尺寸的定制。
步骤四：将步骤二形成的坯料杆部进行硬包套，加热至1080℃～1140℃，在胎模中镦粗，形成锻件图要求的形状。坯料杆部硬包套后，杆部在硬包套保护下温度不超过1000℃，在该温度区间，杆部晶粒尺寸不会长大。
步骤五：将胎模锻形成的锻件进行固溶处理。固溶处理温度为1040±14℃，保温3040min，空冷至室温。该温度下材料完全转换为马氏体组织。
步骤六：将固溶后的锻件进行时效处理。时效处理温度为552±5℃。该制度可调整钢的冲击强度和韧性，减少应力开裂。
硬包套材料为两层0.51mm铁皮，铁皮中间用2层10mm厚的硅酸铝保温棉填充。
步骤一和四中，锻造后冷却均需覆盖保温棉冷却，以免应力过大，引起产品开裂。
实施例一
15-5PH不锈钢锻件，形状为盘轴一体化锻件，如图1所示。其杆部与大端头部端差异大，需采用先拔长杆部，后镦粗大端头部的方式成型。此成型方式的缺点是拔长杆部时，头部无变形；镦粗头部时，杆部无变形。产品首批试制时，原材料晶粒度为标准GB/T6394中的6级，经过两火次的杆部拔长，每火次变形量＞23％后，杆部晶粒度为5.5级，大头端部晶粒度为4级；再经过胎模锻造，镦粗大端头部时，头部晶粒度细化为6级，杆部晶粒度粗化至4.5级。经过标准热处理后，头部晶粒度粗化至4级，杆部晶粒度再次粗化至3级，通过重复热处理，更加恶化，大头端部及杆部晶粒度均粗化至2级。产品报废，重新试制生产，增加了生产成本，且延误了交付周期。经过讨论决定以下锻造方案。
1.改锻：
a.坯料加热：850℃保温80min后，随炉升温至1100℃，保温100min
b.工装预热：锤砧、工夹具接触坯料部位均应预热；预热温度200℃；
c.锻造尺寸:
第一火：
Figure BDA0002845981450000041
镦粗至
Figure BDA0002845981450000042
拔长至200×200×550
第二火：200×200×550铆镦至270×270×300倒棱拔长至200×200×550
d.冷却方式：覆盖保温棉缓冷
2.拔长杆部：
a.坯料加热：坯料热料回炉，保温60min。
b.工装预热：锤砧、工夹具接触坯料部位均应预热；预热温度200℃；
c.将坯料拔长至图2所示。
冷却方式：覆盖保温棉缓冷
3.胎模锻造：
a.坯料加热：850℃保温60min后，随炉升温至1080℃，保温80min。
坯料加热时，杆部采用硬包套，如图3所示。
b.工装预热：锤砧、工夹具接触坯料部位均应预热；预热温度200℃；
c.将坯料胎模镦粗至图4所示。
d.冷却方式：覆盖保温棉缓冷
此锻造方法，经过标准热处理,晶粒度及性能指标均一次合格。热处理制度为固溶：1040℃，保温3040min空冷至室温；时效硬化处理：552℃，保温60min，空冷至室温。热处理后晶粒度符合标准GB/T6394中的7级，与锻造后晶粒度一致，没有发生粗化，节约了成本，缩短了生产周期，赢得了市场，适于推广。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤一：将15-5PH棒料加热，改锻变形；
步骤二：将改锻变形后的棒料加热保温后进行局部拔长，形成坯料杆部和头部；
步骤三：对坯料杆部进行机械加工，形成外表面规则的回转体；
步骤四：将步骤三中形成的回转体进行硬包套，将坯料杆部和头部整体加热保温后放入胎模中进行胎模锻，对坯料头部进行镦粗；
步骤五：对胎模锻后的坯料杆部和头部整体进行固溶处理；
步骤六：对固溶处理后的坯料杆部和头部整体进行时效处理。
2.根据权利要求1所述的一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述步骤一中，将15-5PH棒料加热至1080℃～1140℃，进行两火次镦粗拔长；每火次变形量大于40％。
3.根据权利要求2所述的一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述步骤四中，炉温调至1080℃～1140℃，将坯料杆部和头部整体入炉对坯料进行加热，坯料杆部在硬包套保护下温度不超过1000℃。
4.根据权利要求3所述的一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述步骤四中，硬包套材料为两层0.5mm～1mm铁皮，且两层铁皮中间用两层10mm硅酸铝保温棉填充。
5.根据权利要求4所述的一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述方法还包括：在改锻变形、局部拔长和胎模锻后坯料冷却时均需覆盖保温棉。
6.根据权利要求5所述的一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述步骤五中，固溶处理温度为1040±14℃，保温30min～40min，空冷至室温。
7.根据权利要求6所述的一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述步骤六中，时效处理温度为552±5℃，持续60min。
8.根据权利要求7所述的一种15-5PH盘轴一体化锻件锻造方法，其特征在于：所述步骤一和步骤四中，先将棒料或坯料加热至850℃并保温，保温系数为0.3min/mm～0.4min/mm；保温结束后加热至1080℃～1140℃并保温，保温系数为0.3min/mm～0.4min/mm。
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