35#鋼鍛制大型滾圈熱處理工藝優(yōu)化及熱處理變形研究

宿發(fā)彬

摘要：本文通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)介紹了35#鋼鍛制大型滾圈在生產(chǎn)過程中，通過合理選用熱處理參數(shù)，得到想要的熱處理性能。同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)分析，掌握熱處理過程中的鍛件尺寸的變化情況，有利于在不同技術(shù)要求下合理選擇熱處理工藝參數(shù)及合理預(yù)留鍛件粗加工余量，避免因熱處理余量不足導(dǎo)致鍛件報(bào)廢發(fā)生。

關(guān)鍵詞：35#鋼；硬度；熱處理工藝；尺寸；收縮

一、概況

滾圈由于工作原理，導(dǎo)致外表面及兩側(cè)端面需要一定的硬度和耐磨性。我公司近期生產(chǎn)的一批（4件）35#鋼鍛制大型滾圈，在生產(chǎn)制造過程中發(fā)現(xiàn)了滾圈在熱處理過程中的尺寸變形情況，及不同熱處理工藝對(duì)鍛件性能的影響。通過對(duì)大型滾圈熱處理前后的尺寸變化情況及性能數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化了鍛件加工余量及熱處理工藝，使熱處理工藝人員在編制熱處理工藝及粗加工圖紙時(shí)能夠合理給出參數(shù)。

二、工藝優(yōu)化及熱處理變形情況

我公司生產(chǎn)的鍛鋼滾圈材質(zhì)為35#鋼，具體尺寸為：Φ5740mm/Φ5100mm×1220mm，表面硬度要求149-187HB，且回火溫度不得低于580℃。根據(jù)公司以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，35#鋼鍛制大型滾圈采用正常的正回火熱處理工藝后表面硬度在140-160HB范圍內(nèi)，無法保證159-187HB的技術(shù)要求，因此，在煉鋼成分方面，在35#鋼化學(xué)成分要求范圍內(nèi)適當(dāng)提高C含量[1]（見表1），并在編制熱處理工藝時(shí)，采用了噴霧加空冷的冷卻方式[2]（見圖1），提高表面硬度，加熱爐采用Φ8×8m電阻絲加熱爐[3]。

熱處理后與用戶共檢的硬度值（見表2），設(shè)備為技術(shù)要求的里氏硬度計(jì)。

通過調(diào)整熱處理工藝的冷卻方式，35#鋼鍛制滾圈表面硬度整體提高20HB左右，完全滿足技術(shù)條件要求，工藝參數(shù)的合理性得到印證。

在生產(chǎn)制造過程中，我們還發(fā)現(xiàn)了鍛件在熱處理前后尺寸上的變化規(guī)律。

從表3中我們可以看出，滾圈外圓尺寸在熱處理后整體縮小了13-18mm，同批其他3件滾圈外徑均出現(xiàn)了收縮現(xiàn)象[4]，且外徑Φ4980mm滾圈外圓尺寸在熱處理后整體縮小了9-12mm（所有滾圈的壁厚都沒有發(fā)生變化）。

可以得出35#鋼鍛件在正火（加速冷卻）+回火的熱處理工藝后，整體外形尺寸有縮小的趨勢(shì)，并且隨著鍛件尺寸的增大外形尺寸的收縮量也隨之增大，且不是簡(jiǎn)單的高溫變形所致。這和我們以往生產(chǎn)的低碳低合金類鍛件產(chǎn)品（如16Mn，20Mn）的尺寸變化情況有所不同，低碳低合金類鍛件在正回火熱處理后尺寸會(huì)變大，與我們這次的35#鋼鍛件的尺寸變化情況正好相反。

三、結(jié)論

1.通過對(duì)35#鋼鍛制大型滾圈熱處理工藝的調(diào)整，用噴霧加空冷的冷卻方式替代直接空冷，能夠有效提高35#鋼的正回火后硬度值。

2.35#鋼鍛制大型滾圈在經(jīng)過正回火熱處理后尺寸有縮小的趨勢(shì)，并且隨著鍛件外形尺寸的增大收縮量也隨之增大。通過這一結(jié)論，可以指導(dǎo)粗加工圖紙的制定，即在做粗加工圖紙時(shí)要考慮材料的實(shí)際收縮變形情況，在外圓尺寸上適當(dāng)增加加工余量[5]，避免因加工余量不合理滿足不了精加工，導(dǎo)致鍛件報(bào)廢。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 699-2015.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼[S].

[2]康大滔，葉國(guó)斌.大型鍛件材料及熱處理[M].北京：龍門書局，1998：56-59.

（作者單位：中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司）