用31.5MN油压机锻压大截面大高径比半联轴器方法

摘要

本发明涉及一种用31.5MN油压机锻压大截面大高径比半联轴器方法，锻造工艺路线为：镦粗→拔长→用外径Φ1640mm/内径Φ1100mm×厚度310mm的漏盘局部镦粗成形。锻后热处理：锻件锻后空冷至表面温度350±10℃时进热处理炉，处理炉温度控制在450~500℃，保温3小时后随炉冷至280±20℃保温6h，进行第一次过冷处理，随后升温至650±10℃保温6h，再次升温至890±10℃保温10h进行奥氏体化处理，吊下台车，用鼓风机风冷，进行正常化处理，风冷至表面温度350℃±10℃进炉，炉冷至260±20℃保温7h进行第二次过冷，升温至650±10℃保温40h进行回火并扩氢防白点处理，随炉冷至≤250℃出炉。本发明方法工艺简单，火次少，能耗较低，锻件质量能明显得到保证。

权利要求

1.一种用31.5MN油压机锻压大截面大高径比半联轴器方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺过程：钢锭采用34CrNi3Mo钢，钢锭锭型选为16吨，采用EF+LF+VD工艺，即电炉+炉外精炼+真空处理工艺，一个钢锭生产一件产品，钢锭用保温桶进行保温、采取红送方式送达锻造厂，所述钢锭红送是指钢锭浇注脱模后，采取一定保温措施送到锻造厂装炉时，表面温度不低于650℃的过程；

钢锭红送到车间后及时装炉，加热到1250±10℃保温3~10h后出炉锻造，锻造温度为

1250~850℃；

锻造工艺将产品的大端改在钢锭的底部端；

锻造工艺路线为：镦粗→拔长→用外径Φ1640mm×内径Φ1100mm×厚度310mm的漏盘局部镦粗成形；

锻后热处理：锻件锻后空冷至表面温度350±10℃时进热处理炉，处理炉温度控制在

450~500℃，保温3小时后随炉冷至280±20℃保温6h，进行第一次过冷处理，随后升温至

650±10℃保温6h，再次升温至890±10℃保温10h进行奥氏体化处理，吊下台车，用鼓风机风冷，进行正常化处理，风冷至表面温度350℃±10℃进炉，炉冷至260±20℃保温7h进行第二次过冷，升温至650±10℃保温40h进行回火并扩氢防白点处理，随炉冷至≤250℃出炉。

说明书

用31.5MN油压机锻压大截面大高径比半联轴器方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种半联轴器锻件的锻造方法。属于金属锻造技术领域。

背景技术

[0002] 一、产品技术要求

[0003] 1、半联轴器8件，材质为34CrNi3Mo，锻件规格见图1。超声波探伤按JB/T7026-93标准。

[0004] 2、此半联轴器最大截面达Φ1505mm，高度达1050mm，中心既没有通孔也没有盲孔，是一个实实在在的铁坨子。用中小型压机锻压时，无论用镦粗还是用拔长的锻造方式生产，由于压机的能量很快就被表层金属变形所吸收，能量难以传导到锻件的中心部位，难以将中心部位压实。中心变形不充分，就容易形成枝晶等铸态组织，非金属夹杂及合金元素容易沿枝晶的晶界析出，使晶界塑性变差，当采取局部镦粗辗压时极易产生层状撕裂性缺陷。34CrNi3Mo材质是白点敏感性较强的马氏体钢，在应力和金属内氢离子的综合作用下，极易产生白点、氢脆性裂纹等密集性超声波探伤缺陷，生产难度较大。

[0005] 锻压设备为31.5MN油压机，由于受设备锻造能力的限制，截面超过φ1200mm的轴类锻件及直径超过φ1300且高径比超过0.6的盘形锻件，采用常规方式锻造生产，超声波探伤合格率较低，这一直是锻造生产中比较棘手的技术性难题。如何用现有设备制造出合格的大截面高技术要求的大锻件，是摆在我们面前的一道高门槛，是我们需要攻克的一个技术难关。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种工艺简单、火次少、能耗较低、锻件质量能明显得到保证的用31.5MN油压机锻压大截面大高径比半联轴器锻件的方法。

[0007] 本发明的目的是这样实现的：一种用31.5MN油压机锻压大截面大高径比半联轴器方法，所述方法包括以下工艺过程：

[0008] 钢锭采用34CrNi3Mo钢，钢锭锭型选为16t（吨），采用EF+LF+VD工艺，即电炉+炉外精炼+真空处理工艺。一个钢锭生产一件产品。钢锭用保温桶进行保温、采取红送方式送达锻造厂。所述钢锭红送是指钢锭浇注脱模后，采取一定保温措施送到锻造厂装炉时，表面温度不低于650℃的过程。

[0009] 钢锭红送到车间后及时装炉，加热到1250±10℃保温3~10h后出炉锻造，锻造温度为1250~850℃。

[0010] 锻压工艺将产品的大端改在钢锭的底部端。

[0011] 锻造工艺路线为：镦粗→拔长→用外径Φ1640mm×内径Φ1100mm×厚度310mm的漏盘局部镦粗成形。

[0012] 锻后热处理：锻件锻后空冷至表面温度350±10℃时进热处理炉，处理炉温度控制在450~500℃，保温3小时后随炉冷至280±20℃保温6h，进行第一次过冷处理。随后升温至650±10℃保温6h，再次升温至890±10℃保温10h进行奥氏体化处理。吊下台车，用鼓风机风冷，进行正常化处理。风冷至表面温度350℃±10℃进炉，炉冷至260±20℃保温7h进行第二次过冷。升温至650±10℃保温40h进行回火并扩氢防白点处理，随炉冷至≤250℃出炉。

[0013] 热处理采取二次过冷，第一次过冷为280℃保温6h；第二次过冷在正火完成后进行，过冷温度为260℃保温7h。

[0014] 两次过冷的目的是为了使金属中残余奥氏体能较充分地向贝氏体转变，有利于氢的扩散与晶粒的细化。

[0015] 正火时，锻件吊下台车用鼓风机进行风冷，加大冷速，目的是为了形成以索氏体和贝氏体为主的金属基体组织，细化晶粒，为后续热处理打下较好的基础。回火时，650℃较长时间的保温，目的除了为消除正火应力外，主要是为了扩氢处理预防白点的产生。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 本发明方法工艺简单，火次少，能耗较低，锻件质量能明显得到保证。

附图说明

[0018] 图1为本发明涉及的半联轴器锻件图。

[0019] 图2为以往采用的方案一工艺图。

[0020] 图3为以往采用的方案二工艺图。

[0021] 图4为以往采用的方案二第二件产品UT检测缺陷分布示意图。

[0022] 图5为本发明采用的方案三工艺图。

[0023] 图6为本发明采用的方案三锻后热处理工艺图。

具体实施方式

[0024] 1、原锻造工艺（方案一）

[0025] 1.1、以前生产这类产品的锻造方法是采取二镦二拔式，工艺路线为：镦粗→拔长→再镦粗→再拔长→局部镦粗成型，见图2。该方法不仅工艺复杂、火次多、能耗大、生产成本高，而且实际生产经验与实验数据证明，采用两镦两拔的工艺，锻件质量并不能明显得到保证。

[0026] 1.2、这种锻造方式表面上看锻造比较大，例如，每次镦粗锻造比=2，则二次镦粗后的总锻造比为2+2=4。但实际生产中，由于压机受锻造吨位的限制，整体镦粗不能到位，靠随后的窄砧回转辗压完成镦粗到位，砧面与锻件的接触面较小，锻件中心部位不是处于三向压应力状态，塑性变形不充分，容易形成枝晶组织。或者因RST效应（Rigid Slid Tearing Effect—刚性滑动撕裂效应—《大型铸锻件》1991-4）而形成层状撕裂性缺陷。为此，我们对原锻造工艺作了第一次改进。

[0027] 2、锻造工艺的第一次改进（方案二）

[0028] 2.1经过技术论证，我们对上述锻造工艺作了第一次改进，此工艺采用32t（吨）钢锭，两件连锻，直接镦粗拔长成形，见图3。与原工艺方法相比，该方法工艺简单、火次少、能耗较低、降低了生产成本。

[0029] 2.2 使用该工艺，先投入了一支钢锭，生产了两件产品（连锻）。

[0030] 2.3 超声波探伤发现，在靠近T（冒口）端的第二件产品中，小端距中心Φ150～Φ200mm范围内有呈半圆状的超标密集缺陷存在，大端约2/3R处、深度200～400mm范围内存在环形密集超标缺陷，见图4。

[0031] 靠近B（底部）端的第一件产品合格。

[0032] 3、此次工艺改进的思路是，两件连锻时，选用较大的钢锭，用以增大锻造比。正如在1.2中分析阐明的，此锻造比的增大是假像，效果同样不理想。

[0033] 3.1 针对第一次工艺改进后（方案二）存在的问题，我们对锻造工艺又作了进一步地改进，即按方案三实行。

[0034] 3.2 方案三的锻造工艺为：钢锭越大，内部铸态组织缺陷及非金属夹杂存在的可能性也越大，锻造所需设备能力也越大。显然，在无法改变锻造设备能力的情况下，选择较小的钢锭锭型对锻造质量非常有利。正是基于这种考虑，我们第二次改进时，选择了下述锻造工艺—方案三。

[0035] 钢锭锭型选为16t（吨），采用EF+LF+VD（电炉+炉外精炼+真空处理）工艺，目的是提高钢锭的纯净度，减少金属材料中H、N、O气体含量。一个钢锭生产一件产品。

[0036] 红送钢锭到车间后及时装炉，适当提高加热温度和始锻温度，加热温度1250±10℃保温3~10h后出炉锻造，始锻温度1250℃。（注：原加热温度1230±10℃，始锻温度1230℃）

[0037] （注：红送钢锭是指浇注脱模后，采取一定保温措施送到锻造厂装炉时，表面温度不低于650℃的钢锭）。同时根据钢锭B（底部）端质量优于T（冒口）端的情况，将产品的大端改在钢锭的底部端（通常大端是放在冒口端）。

[0038] 修改后的锻造工艺路线为：镦粗→拔长→用外径Φ1640mm/内径Φ1100mm×厚度310mm的漏盘局部镦粗成形，见图5。

[0039] 3.3锻后热处理

[0040] 由于34CrNi3Mo钢是白点敏感性较强，产生白点、氢脆性裂纹等超声波探伤密集性缺陷倾向性较大的钢种，锻后必须采用适宜的锻后热处理工艺，否则可能前功尽弃。此批产品采用二次过冷+扩氢的正火回火热处理工艺，见图6。具体热处理工艺如下：

[0041] 锻后热处理：锻件锻后空冷至表面温度350±10℃时进热处理炉，处理炉温度控制在450~500℃，保温3小时后随炉冷至280±20℃保温6h，进行第一次过冷处理。随后升温至650±10℃保温6h，再次升温至890±10℃保温10h进行奥氏体化处理。吊下台车，用鼓风机风冷，进行正常化处理。风冷至表面温度350℃±10℃进炉，炉冷至260±20℃保温7h进行第二次过冷。升温至650±10℃保温40h进行回火并扩氢防白点处理，随炉冷至≤250℃出炉。

[0042] 4、效果：

[0043] 4.1 用方案三的锻造工艺指导生产了6件产品，均获得了较为满意的效果，粗加工后超声波探伤完全符合JB/T7026-93标准的规定。

[0044] 对超声波探伤不合格的1件，我们作了返工重新加热锻造，也获得成功。

[0045] 4.2 通过此次锻造工艺的二次改进与优化，同时将有缺陷产品的返工锻造成功，总结出钢锭铸态组织缺陷改善与锻合的三个条件：

[0046] 1）、应力状态，钢锭的内部缺陷只有在塑性状态、三向压应力情况下才能有效锻合；

[0047] 2）、变形量，要将一定当量直径的缺陷锻合必须要有相应的变形量；

[0048] 3）、科学合理的锻后热处理制度是内部缺陷锻合并不再次重新产生的保证。缺陷的存在往往与气体、夹杂物聚集有关。即使在三向压应力并有一定变形量、缺陷已经锻合的情况下，如果不作好锻后热处理，没有合理的热处理制度作保证，没经过重结晶和扩散作用的配合，缺陷还有可能在冷却或时效过程中再次产生。

[0049] 第二次改进锻造工艺并使产品生产一次合格的成功运用，加快了生产流程、节约了生产成本。