CN113059104A - 一种冷作盾构钢锻材的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冷作盾构钢锻材的锻造方法，包括以下步骤：将加热好的冷作盾构钢钢锭送入45MN压机采用V型砧或弧形砧进行锻造开坯，得到红转中间坯料；将所述红转中间坯料进行精锻锻制；将精锻锻制后的圆钢进行退火处理。本申请提供的冷作盾构钢锻材的锻造方法解决了冷作盾构钢因疏松、缩孔倾向非常严重，造成产品锻材探伤合格率低和锻造塑性低易产生裂纹废品的问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金和压力加工技术领域，尤其涉及一种冷作盾构钢锻材的锻造方法。
背景技术
冷作盾构钢是高碳8％Cr钢，其是利用2％Mo含量产生的显著二次硬化效应经过500℃以上高温回火得到60HRC水平的高硬度、高耐磨性和高韧性的高碳高铬合金钢；高耐磨性是由于其含有大量的合金碳化物，与SKD11相比一次碳化物减少而具有高的韧性(约为SKD11的2倍)。
冷作盾构钢采用高温回火二次硬化设计充分消除淬火应力避免了使用中脆性导致的崩刃问题；与刀具采用的H13、高碳H13、1.2767等相比，在韧性足够的前提下，提高了一倍以上的耐磨性和刀具寿命。但该钢液固两相区温差大，疏松、缩孔倾向非常严重，探伤合格率低，锻造塑性低易产生裂纹废品。因此，寻求最合适的锻造变形方式，解决锻材疏松、缩孔，探伤合格率低的问题是冷作盾构钢亟需解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种冷作盾构钢锻材的锻造方法，该方法以解决钢材疏松、缩孔、探伤合格率低的问题。
有鉴于此，本申请提供了一种冷作盾构钢锻材的锻造方法，包括以下步骤：
将加热好的冷作盾构钢钢锭送入45MN压机采用V型砧或弧形砧进行锻造开坯，得到红转中间坯料；
将所述红转中间坯料进行精锻锻制；
将精锻锻制后的圆钢进行等温球化退火处理。
优选的，所述送入45MN压机之前还包括：将所述冷作盾构钢钢锭于850℃以下缓慢加热。
优选的，所述锻造开坯的开锻温度为1050～1150℃，终端温度为900～950℃。
优选的，所述锻造开坯拔长的变形量每次单边≤50mm。
优选的，所述精锻锻制的变形量≥60％。
优选的，所述精锻锻造的开锻温度为1050～1150℃，终锻温度为900～950℃。
优选的，在所述精锻锻制之前还包括：
将所述红转中间坯料于1130～1150℃保温≥2.5h。
优选的，所述精锻锻制的过程中，其中有1道次变形量达到35％以上。
优选的，所述等温球化退火的温度为860～880℃保温12～20h，740～760℃保温15～20h。
本申请提供了一种冷作盾构钢锻材的锻造方法，其首先将加热好的冷作盾构钢钢锭送入45MN压机采用V型砧或弧形砧进行锻造开坯，再将得到的红转中间坯料进行精锻锻制，最后等温球化退火处理，即完成冷作盾构钢锻材的锻造方法；本申请在锻造过程中采用V型砧或弧形砧的拔长锻造方式，使钢锭心部在锻造中处于三向压应力状态下，避免圆形钢锭在平砧拔长过程中，心部处在拉应力状态的问题，同时配合后续的精锻锻制，以避免钢材疏松、缩孔、探伤合格率低的问题；进一步的，本申请的冷作盾构钢具有热敏感性，锻造的加工温度范围较窄，需延长均热时间，并均透，防止过热、过烧以及锻造裂纹；较小的变形量锻造方式，有效防止了裂纹的产生。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
冷作盾构钢含碳量1％正是凝固体积收缩最大区域的，含Cr8％使得液固相线温差达到130℃，易产生疏松导致的孔洞类缺陷。申请人在研究初期采用直接拔长开坯、镦粗后拔长开坯，均存在探伤缺陷超标的问题，导致冷作盾构钢锻材成材率较低。经过研究，申请人认为：针对该类Cr8％型钢凝固组织特性，采用V型砧或弧形砧(摔子)拔长锻造，使电渣锭心部在锻造中处于三向压应力状态下，开坯后锻制的精锻材无疏松、缩孔，探伤合格率达到100％。具体的，本发明实施例公开了一种冷作盾构钢锻材的锻造方法，包括以下步骤：
将加热好的冷作盾构钢钢锭送入45MN压机采用V型砧或弧形砧进行锻造开坯，得到红转中间坯料；
将所述红转中间坯料进行精锻锻制；
将精锻锻制后的圆钢进行等温球化退火处理。
在上述过程中，所述冷作盾构钢钢锭锻造之前先进行加热，即将冷作盾构钢钢锭于850℃以下缓慢加热。所述锻造开坯的开锻温度为1050～1150℃，以防止过热过烧以及锻造裂纹，终锻温度为900～950℃。该钢锻造变形抗力大，采用小变形量锻造拔长，防止裂纹，具体的，所述锻造开坯的变形量每次单边≤50mm。
在开坯锻造之后，则将得到的红转中间坯料进行精锻。所述精锻的变形量≥60％。为了防止精锻成品过长，导致停锻温度偏低，必要时压机坯料应中切。所述精锻优选在1800t精锻机中锻造，在1140±10℃装炉保温≥2.5h后开锻，其中有1道次变形量达到35％以上，以锻透心部。在精锻的过程中，所述精锻锻造的开锻温度为1050～1150℃，终锻温度为900～950℃。
本申请最后将精锻锻制得到的圆钢，经860～880℃保温12～20h，740～760℃保温15～20h等温球化退火处理。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的冷作盾构钢锻材的锻造方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
工艺流程：
快锻开坯→精锻锻制圆钢→退火→磨光、精整、探伤→包装入库；加工：
锻造开坯用45MN快锻，采用加热好电渣锭出炉后直接采用摔子拔长；加工成中间坯料后18MN精锻机锻制圆钢，精锻变形量≥60％；
45MN快锻工艺：
1、电渣锭850℃以下缓慢加热，注意保证料温均匀、防止阴阳面；
2、开锻温度：1121℃；停锻温度：921℃；严格控制终锻温度，防止低温锻造裂纹；
3、电渣锭出炉后直接进摔子，拔长到Φ390mm，切除头、尾；
4、该钢锻造变形抗力大，采用小变形量锻造，防止裂纹；拔长变形量每次单边≤50mm；
5、快锻锻造坯料尺寸按留出精锻机变形量≥60％；
18MN精锻机工艺：
使用快锻锻造的Φ390mm中间坯，快锻红转坯料入炉在1140±10℃保温2.5h后开锻，其中有1道次变形量达到35％以上，锻制Φ180mm圆钢，热锯切头、尾，并中切；
开锻温度：1121℃；停锻温度：937℃；严格控制终锻温度，防止低温锻造裂纹；
锻制圆钢经870℃保温12～20h，750℃保温15～20h的等温球化退火处理，最终得到规格为Φ180mm冷作盾构钢圆材；
采用上述制备的冷作盾构钢进行理化检测结果如下：
低倍组织
钢材横向低倍试样酸浸后，低倍试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂和白点，低倍组织中心疏松、偏析按GB/T1299-2014标准评级，合格级别≤2级。结果如表1所示；
表1试样低倍组织的结果数据表
| 横酸浸 | 锭型偏析 | 中心疏松 | |
| 技术协议 | 无 | ≤2.0 | ≤2.0 |
| Φ180mm | 无 | 0.5 | 0.5 |
共晶碳化物不均匀度：
按GB/T14979标准第四评级图评定，合格级别≤4.0级。结果如表2所示；
表2试样的共晶碳化物不均匀度表
| 共晶碳化物不均匀度 | |
| 技术协议 | ≤4.0级 |
| Φ180mm | 2.0，2.0 |
试样淬回火硬度：
HRC≥60。试样热处理制度：1010～1050℃加热30min，油冷，510～530℃回火90min，空冷。结果如表3所示：
表3试样淬回火硬度数据表
| 淬回火硬度(HRC) | |
| 技术协议 | ≥60 |
| Φ180mm | 61.7，62.3 |
超声波检验：
钢材按GB/T4162-2008标准进行超声波检验，全部达到A级。
实施例2
工艺流程：
快锻开坯→精锻锻制圆钢→退火→磨光、精整、探伤→包装入库；加工：
锻造开坯用45MN快锻，采用电渣锭出炉后直接采用V型砧拔长；加工成中间坯料后18MN精锻机锻制圆钢，精锻变形量≥60％；
45MN快锻工艺：
1、电渣锭850℃以下缓慢加热，注意保证料温均匀、防止阴阳面；
2、开锻温度：1080℃；停锻温度：920℃；严格控制终锻温度，防止低温锻造裂纹；
3、电渣锭出炉后直接进V型砧，拔长到Φ390mm，切除头、尾；
4、该钢锻造变形抗力大，采用小变形量锻造，防止裂纹；拔长变形量每次单边≤50mm；
5、快锻锻造坯料尺寸按留出精锻机变形量≥60％。
18MN精锻机工艺：
使用快锻锻造的Φ390mm中间坯，精锻机变形量≥60％，快锻红转坯料入炉在1140±10℃保温2.5h后开锻，其中有1道次变形量达到35％以上；锻制Φ300mm圆钢，热锯切头、尾；
开锻温度：1109℃；停锻温度：918℃；严格控制终锻温度，防止低温锻造裂纹；
锻制圆钢经870℃保温12～20h，750℃保温15～20h的等温球化退火处理，最终得到规格为Φ300mm冷作盾构钢圆材；
采用上述制备的冷作盾构钢进行理化检测结果如下：
低倍组织
钢材横向低倍试样酸浸后，低倍试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂和白点，低倍组织中心疏松、偏析按GB/T1299-2014标准评级，合格级别≤2级。结果如表4所示；
表4试样低倍组织的结果数据表
| 横酸浸 | 锭型偏析 | 中心疏松 | |
| 技术协议 | 无 | ≤2.0 | ≤2.0 |
| Φ300mm | 无 | 0.5 | 0.5 |
共晶碳化物不均匀度：
按GB/T14979标准第四评级图评定，合格级别≤4.0级。结果如表5所示；
表5试样的共晶碳化物不均匀度表
| 共晶碳化物不均匀度 | |
| 技术协议 | ≤4.0级 |
| Φ180mm | 3.5，4.0 |
试样淬回火硬度：
HRC≥60。试样热处理制度：1010～1050℃加热30min，油冷，510～530℃回火90min，空冷。结果如表6所示：
表6试样淬回火硬度数据表
超声波检验：
钢材按GB/T4162-2008标准进行超声波检验，全部达到A级。
实施例3
工艺流程：
快锻开坯→精锻锻制圆钢→退火→磨光、精整、探伤→包装入库；
加工：
锻造开坯用45MN快锻，采用电渣锭出炉后直接采用摔子拔长。加工成中间坯料后18MN精锻机锻制圆钢，精锻变形量≥60％；
45MN快锻工艺：
1、电渣锭850℃以下缓慢加热，注意保证料温均匀、防止阴阳面；
2、开锻温度：1138℃；停锻温度：926℃；严格控制终锻温度，防止低温锻造裂纹；
3、电渣锭出炉后直接进摔子，拔长到Φ390mm，切除头、尾；
4、该钢锻造变形抗力大，采用小变形量锻造，防止裂纹；拔长变形量每次单边≤50mm；
5、快锻锻造坯料尺寸按留出精锻机变形量≥60％；
18MN精锻机工艺：
使用快锻锻造的Φ390mm中间坯，精锻机变形量≥60％，快锻红转坯料入炉在1140±10℃保温2.5h后开锻，其中有1道次变形量达到35％以上，锻制Φ200mm圆钢，热锯切头、尾，中切；
开锻温度：1127℃；停锻温度：912℃；严格控制终锻温度，防止低温锻造裂纹；
锻制圆钢经870℃保温12～20h，750℃保温15～20h的等温球化退火处理，最终得到规格为Φ200mm冷作盾构钢圆材；
采用上述制备的冷作盾构钢进行理化检测结果如下：
低倍组织
钢材横向低倍试样酸浸后，低倍试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂和白点，低倍组织中心疏松、偏析按GB/T1299-2014标准评级，合格级别≤2级。结果如表7所示；
表7试样低倍组织的结果数据表
| 横酸浸 | 锭型偏析 | 中心疏松 | |
| 技术协议 | 无 | ≤2.0 | ≤2.0 |
| Φ200mm | 无 | 0.5 | 0.5 |
共晶碳化物不均匀度：
按GB/T14979标准第四评级图评定，合格级别≤4.0级。结果如表8所示；
表8试样的共晶碳化物不均匀度表
| 共晶碳化物不均匀度 | |
| 技术协议 | ≤4.0级 |
| Φ200mm | 3.5，3.5 |
试样淬回火硬度：
HRC≥60。试样热处理制度：1010～1050℃加热30min，油冷，510～530℃回火90min，空冷。结果如表9所示；
表9试样淬回火硬度数据表
| 淬回火硬度(HRC) | |
| 技术协议 | ≥60 |
| Φ180mm | 60，60.8 |
超声波检验：
钢材按GB/T4162-2008标准进行超声波检验，全部达到A级。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种冷作盾构钢锻材的锻造方法，包括以下步骤：
将加热好的冷作盾构钢钢锭送入45MN压机采用V型砧或弧形砧进行锻造开坯，得到红转中间坯料；
将所述红转中间坯料进行精锻锻制；
将精锻锻制后的圆钢进行等温球化退火处理。
2.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述送入45MN压机之前还包括：将所述冷作盾构钢钢锭于850℃以下缓慢加热。
3.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述锻造开坯的开锻温度为1050～1150℃，终端温度为900～950℃。
4.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述锻造开坯拔长的变形量每次单边≤50mm。
5.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述精锻锻制的变形量≥60％。
6.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述精锻锻造的开锻温度为1050～1150℃，终锻温度为900～950℃。
7.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，在所述精锻锻制之前还包括：
将所述红转中间坯料于1130～1150℃保温≥2.5h。
8.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述精锻锻制的过程中，其中有1道次变形量达到35％以上。
9.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述等温球化退火的温度为860～880℃保温12～20h，740～760℃保温15～20h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210702 |
|
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