某型45Mn鋼艉軸鍛件沖擊韌性的工藝研究

顏少平(海軍駐武漢四六一廠軍事代表室，湖北430084)

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某型45Mn鋼艉軸鍛件沖擊韌性的工藝研究

顏少平
(海軍駐武漢四六一廠軍事代表室，湖北430084)

摘要:優(yōu)化某型45Mn鋼艉軸鍛件的化學(xué)成分配比，控制鍛造火次，選擇合理的熱處理方式，成功滿足了該鍛件沖擊韌性指標(biāo)。

關(guān)鍵詞:45Mn;艉軸鍛件;沖擊韌性

某型45Mn鋼艉軸鍛件尺寸?342 mm× 13 175 mm，材料選用CB/T 1159—1998標(biāo)準(zhǔn)表A1中的45Mn鋼，而該標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)的力學(xué)性能無沖擊試驗要求，該鍛件買方要求增加沖擊試驗且要滿足AKV≥18 J。通過冶煉、鍛造及熱處理生產(chǎn)過程控制，成功滿足了該艉軸鍛件的沖擊韌性指標(biāo)。

1　主要技術(shù)要求

1．1化學(xué)成分

化學(xué)成分要求同CB/T 1159—1998標(biāo)準(zhǔn)表A1中45Mn鋼化學(xué)成分要求，見表1。

1．2力學(xué)性能

在1/3半徑處取縱向試樣，兩端各做室溫一拉三沖，按表2力學(xué)性能試驗要求驗收。

1．3非金屬夾雜物及晶粒度

非金屬夾雜物及晶粒度要求見表3。

1．4超聲檢測

鍛件應(yīng)進(jìn)行100%超聲檢測，按CB/T 1159—1998標(biāo)準(zhǔn)附錄B要求驗收。鍛件不得有白點(diǎn)、裂紋、夾層、折疊、夾渣等缺陷。

2　工藝過程控制

2．1冶煉

采用EF + LFV1 +大氣澆注的工藝路線生產(chǎn)

表1　艉軸化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1　Chemical composition of stern shaft ( mass fraction，%)

表2　力學(xué)性能試驗要求Table 2　Requirements of mechanical properties test

表3　非金屬夾雜物及晶粒度要求Table 3　Requirements of non-metallic inclusion and grain size

鋼錠。合理配比45Mn鋼的化學(xué)成分，在配料過程配入優(yōu)質(zhì)廢鋼、生鐵，嚴(yán)禁使用土鐵、不得混有泥沙等。精煉過程中加強(qiáng)Ar氣攪拌，真空處理過程進(jìn)一步均勻鋼水化學(xué)成分和溫度。吊包前進(jìn)行軟吹A(chǔ)r氣，澆鋼前確保一定的鎮(zhèn)靜時間。鑄錠時選用優(yōu)質(zhì)耐火材料，嚴(yán)格控制注溫注速，并采用Ar氣保護(hù)澆注，減少鋼水二次氧化，提高鋼錠質(zhì)量。

2．2鍛造及鍛后熱處理

在38 MN水壓機(jī)上，采用拔長工藝二火次鍛造成形。嚴(yán)格控制鋼錠加熱溫度、升溫速度、加熱保溫時間。選用寬砧，在保證產(chǎn)品鍛造比的前提下鋼錠拔長成形，同時保證冒口端和底部端都有足夠的棄料。第一火拔長到鍛件的1/2長度回爐，第二火次嚴(yán)格控制鍛造比和終鍛溫度，避免產(chǎn)生晶粒粗大。在鍛造完工后及時安排鍛后正火+回火熱處理，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。

2．3粗加工后調(diào)質(zhì)處理

粗加工超聲檢測合格后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。艉軸鍛件長徑比達(dá)到40，為控制熱處理變形，采用井式爐垂直懸掛熱處理。在保證強(qiáng)度的前提下必須力求滿足沖擊指標(biāo)，調(diào)質(zhì)采用油冷的冷卻方式。粗加工圖如圖1所示，調(diào)質(zhì)工藝如圖2所示。

3　試驗結(jié)果

3．1化學(xué)成分

艉軸用45Mn材料的熔煉分析結(jié)果，見表4。

3．2力學(xué)性能

力學(xué)性能試驗結(jié)果見表5。

3．3非金屬夾雜物及晶粒度

非金屬夾雜物及晶粒度檢驗結(jié)果見表6。

圖1　艉軸粗加工圖Figure 1　 Drawing of rough machining of stern shaft

圖2　艉軸熱處理工藝Figure 2　 Heat treatment process of stern shaft

表4　熔煉分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 4　Heat analysis results ( mass fraction，%)

表5　力學(xué)性能檢測結(jié)果Table 5　Results of mechanical properties test

3．4超聲檢測

超聲檢測結(jié)果符合CB/T 1159—1998標(biāo)準(zhǔn)附錄B標(biāo)準(zhǔn)。

4　研究結(jié)果分析

( 1)在冶煉過程中為保證力學(xué)性能符合技術(shù)要求，合理配比化學(xué)成分，將碳元素含量控制在驗收成分的下限，同時將錳元素含量控制在驗收成分的上限，同時增加微量的鉻、鎳合金元素，增加細(xì)化晶粒的釩、鋁元素。在配料時通過配入優(yōu)質(zhì)原材料，可提高原始鋼水純凈度。精煉過程中加

強(qiáng)Ar氣攪拌，并進(jìn)行真空處理，可提高鋼水純凈度。通過在吊包前進(jìn)行軟吹A(chǔ)r氣，澆鋼前保證充分的鎮(zhèn)靜時間，確保鋼水中非金屬夾雜物上浮去除、氣體逸出來，從而進(jìn)一步降低有害元素磷、硫含量和氣體含量，為后續(xù)滿足力學(xué)性能指標(biāo)創(chuàng)造條件。

( 2)在鍛造過程中嚴(yán)格控制鋼錠的底部和冒口的切除量，采用寬砧進(jìn)行拔長，嚴(yán)格控制鍛造火次和最后一火的壓下量，同時進(jìn)行精細(xì)化操作，改善鍛件的應(yīng)力狀態(tài)。將鍛件內(nèi)部充分鍛透，以獲得更加細(xì)小的內(nèi)部組織，同時保證鍛件內(nèi)部質(zhì)量，為后續(xù)滿足力學(xué)性能指標(biāo)創(chuàng)造條件。

( 3)在熱處理過程中采用油冷的冷卻方式，既能保證鍛件的冷速在大于臨界淬火速度的前提下使鍛件充分淬透，又可避免引起過大的鍛件截面溫差，減小熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，同時減小變形和開裂。根據(jù)鍛件的實際成分制定了合理的淬火溫度和回火溫度，在產(chǎn)品淬火和回火時均進(jìn)行中保和低保，進(jìn)一步減少熱應(yīng)力。淬火后及時進(jìn)爐回火，進(jìn)一步預(yù)防組織應(yīng)力使產(chǎn)品變形。確保力學(xué)性能和鍛件尺寸滿足技術(shù)要求。

5　結(jié)論

通過冶煉、鍛造、熱處理技術(shù)攻關(guān)，滿足了45Mn材料的沖擊韌性技術(shù)要求，保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，為實現(xiàn)批量化生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

編輯李韋螢

Research on the Process for Impact Toughness of a Certain Type of 45Mn Steel Stern Shaft Forging

Yan Shaoping

Abstract:Chemical composition ratio of a certain type of 45Mn steel stern shaft forging is optimized and heating number of forging is controlled and reasonable heat treatment method is selected to meet the impact toughness target of forging successfully．

Key words:45Mn; stern shaft forging; impact toughness

收稿日期:2014—09—29

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

中圖分類號:TG316