一种超高强合金钢盲孔构件的整体制造方法

摘要

本发明公开了一种超高强合金钢盲孔构件的整体制造方法，其包括：钢锭制备、镦拔开坯、整体热成形、热处理等工艺步骤；钢锭制备，采用电弧炉+真空炉外精炼+真空自耗重熔的方法制备得到钢锭铸坯；所述的镦拔开坯，将钢锭加热到始锻温度1100～1200℃，进行镦粗和拔长，终锻温度800～900℃，如此循环2～4次；热处理，在860～900℃温度保温0.5～1min后进行油淬，然后在260～300℃回火2～3h。本发明可以提高超高强合金钢盲孔构件整体强韧性能，改善其断裂韧性，降低超高强合金的冶炼成本，减少材料浪费。

权利要求

1.一种超高强合金钢盲孔构件的整体制造方法，其特征在于主要包括如下步骤：钢锭制备、镦拔开坯、整体热成形和热处理；

钢锭制备，采用电弧炉+真空炉外精炼+真空自耗重熔的方法制备得到钢锭铸坯，钢锭中O和N气体元素含量低于30ppm；

镦拔开坯，将钢锭加热到始锻温度1100～1200℃，进行镦粗和拔长，终锻温度800～900℃，如此循环2～4次；原始钢锭铸坯高径比1.3～2，镦粗高度压下量大于40%，镦粗后的坯料高径比小于1；采用FMV方法拔长，V型砧开口角度为135°，砧宽比大于0.4，每次压下量为15%～25%，拔长后的坯料高径比1.5～2；后一次镦粗后的坯料高度不大于前一次镦粗后的坯料高度，后一次拔长后的坯料高径比不大于前一次拔长后的坯料高径比；

整体热成形，将坯料加热到1100～1200℃进行挤压预制坯、反挤压，挤压速度在60～

100mm/s，挤压变形量15～30%；然后将挤压件接着在加热炉中加热到900℃～1000℃进行冲拔引伸，挤压件壁厚减薄、长度增加，引伸速度在100～150mm/s，壁厚变薄率30～50%；

热处理，在860～900℃温度保温0.5～1min后进行油淬，然后在260～300℃回火2～3h。

说明书

一种超高强合金钢盲孔构件的整体制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种金钢盲孔构件的制造方法。

背景技术

[0002] 超高强度合金钢材料以其超高的强度，优良的断裂韧性、抗剪切失稳能力等综合性能，在武器装备和国民经济高端装备中应用需求广泛。

[0003] 超高强度钢主要有低合金超高强度钢、中合金超高强度钢、高合金超高强度钢，其中30CrMnSiNi2A、40CrNi2Si2MoVA 、300M、D6AC等低合金超高强度钢的强度能达到1600MPa以上，但其断裂韧性较差；马氏体时效钢、二次硬化钢的综合力学性能高，如00Ni18Co8Mo5TiAl、Amert100等合金钢的强度达到2000MPa以上，但其含一定的贵重金属Co，材料成本昂贵。为了改善超高强合金钢的强韧性，采用真空感应炉熔炼、真空自耗重熔工艺方法，降低气体含量，以及S、P等有害元素和相关的夹杂含量，但冶炼的成本较高。

[0004] 超高强度钢盲孔构件的制造方法主要采用焊接结构和棒料直接机加掏空等方法，焊接结构可以应用于低合金超高强度钢构件，以及对强韧性和断裂韧性要求不太高的低成本构件，但无法满足高强高韧型构件的制造性能要求；棒料直接机加掏空结构的性能主要依赖棒料的性能，对棒料组织均匀性要求很高，需要将棒料芯部完全锻透，否则盲孔构件底部性能不合格将导致其整体报废，并且机械加工造成大量优质合金钢材料浪费，锻件成材率极低。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种超高强合金钢盲孔构件的整体制造方法，解决超高强合金钢冶炼成本高的问题。

[0006] 为了实现上述目的，采用以下技术方案：

[0007] 本发明公开的一种超高强合金钢盲孔构件的整体制造工艺，能够有效改善和提高超高强合金的断裂韧性，实现其强韧性的匹配，降低冶炼成本；能够有效解决超高强盲孔构件分体连接结构损伤母体性能、棒料机械加工掏空材料利用率低下的制造不足，满足武器装备和国民经济高端装备对高性能构件制造的需要，降低产品性能质量不达标存在的安全与事故隐患，减少昂贵的优质合金钢材料的浪费。

[0008] 说明书附图

[0009] 图1为镦粗示意图；

[0010] 图2为FMV拔长示意图；

[0011] 图3为超高强合金钢盲孔构件成形工序；

[0012] 图4为超高强合金钢盲孔构件冲拔引伸模具。

[0013] 图中，1-上模座；2-冲头；3-引伸凹模；4-压板；5-可移动打料板；6-左垫块；7-右垫块；8-下模座；9-坯料。

具体实施方式

[0014] 以下结合实例对本发明作进一步说明。

[0015] 实施例1

[0016] （1）采用电弧炉+真空炉外精炼+真空自耗重熔方法熔炼G50合金钢，当精炼的钢水温度降低到1580～1630℃时，采用自硬砂浇注成Φ340×490mm的钢锭铸坯，钢锭中O、N等气体元素含量在15～20ppm。

[0017] （2）将钢锭加热到始锻温度1150℃，进行镦粗和拔长（如图1和图2），终锻温度860℃。重复镦粗和拔长次数为3次。第1次镦粗的高度压下量45%，第1次拔长的高径锻比为2，获得坯料尺寸为Φ304×608mm；第2次镦粗的高度压下量57%，第2次拔长的高径锻比为1.8，获得坯料尺寸为Φ315×567mm；第3次镦粗的高度压下量55%，第3次拔长的高径锻比为1.6，获得坯料尺寸为Φ330×517mm。

[0018] （3）将坯料加热到1160℃进行挤压预制坯、反挤压，挤压速度在80mm/s，反挤压变形量20%；然后将挤压件接着在加热炉中加热到900℃～1000℃进行冲拔引伸，引伸速度在150mm/s，壁厚变薄率49%。预制坯、反挤压、冲拔引伸工艺过程见图3。冲拔引伸工艺要求设备具有较高的净空距和行程，为了解决垂直挤压机的净空距和行程受限的问题，设计了图4的冲拔引伸模具结构，引伸凹模具有引伸、导向的作用，引伸后构件在左右垫块中间，方便取出。

[0019] （5）所述的热处理，在880℃温度保温1min后进行油淬，然后在300℃回火2h。经力学性能检测，抗拉强度1700MPa以上、屈服强度1400MPa以上、延伸率11%以上、断裂韧性120MPa·m1/2以上。

[0020] 本发明提出的一种超高强合金钢盲孔构件的整体制造工艺，一是在超高强度合金冶炼过程中改善和提高断裂韧性，实现强韧性匹配，同时降低冶炼成本；二是通过镦拔开坯、整体热冲拔成形、热处理，实现深盲孔构件的整体制造，保证深盲孔构件强韧性的一致性，适用于低合金钢、中合金钢、高合金钢等高性能构件制造。

[0021] 本发明的实施案例揭露如上，然而并非限定本发明。本技术领域的发明，可以应用到低合金钢、中合金钢、高合金钢等超高强深盲孔构件和高性能深孔管坯的制造。这些依据本发明精神所做的变化都应包括在本发明的保护范围内。