消除大型锻件内部混晶的工艺

2020-12-23 16:59:52 杨英杰 12

       目前,国内各厂家生产的大型锻件,主要存在混晶问题。混晶是指金属的组织具有明显的不均匀晶粒尺寸(相差3个晶粒等级以上),也称为晶粒不均匀性。在实际生产中锻件经过第一热处理后,金相检验常发现异常粗大晶粒。由于存在粗大不均匀晶粒,锻件的屈服强度下降,冲击韧度指标值α也大大降低。而脆性转变温度将升高,这样降低了锻件的寿命。混晶还会在超声波探伤时,引起草状波,使检验无底波,影响锻件内部缺陷的检测,混晶严重时,锻件将报废。如何消除混晶现象,是生产中亟待解决的问题。

       所谓控制锻造,就是试图在锻件的锻造过程中通过控制其各种热及热力学参数,制定出最佳的加热、变形和冷却规范,以达到均化、细化晶粒的目的。

3_副本.jpg

       控制锻造技术,由于在最后一火压下变形的过程中,锻件内部的变形程度难以达到产生动态再结晶的临界变形量要求,所以大型锻件的控制锻造,一般只能利用静态再结晶来控制晶粒度。具体工艺方案有3个:

       1. 高温停锻

       可以得到粗大但较均匀的晶粒,然后通过后续正火处理工艺,使之均化、细化。控制锻造在最后一火中进行,温度范围为1000-1100℃之间,转子各部分不大于20%变形量。根据在1000 ℃扭后保温不同时间的试验结果,在此温度区间停锻后,利用静态再结晶快速形核、长大的特点,可以得到粗大但比较均匀的晶粒,这样通过后续几次正火的热处理工艺可使之均化、细化。

       2. 低温停锻

       可得到较细且均匀的晶粒,为后续热处理工艺打下良好的基础。控制锻造在最后一火中进行,温度范围为850~950℃之间,且应保证转子各部分在950 ℃以下时,都有定的变形量,变形量小于10%。利用这种钢在950℃变形后,静态再结晶形核及长大缓慢且较均匀的特性,得到较细且均匀的晶粒。

       3. 大锻件形变热处理

       控制锻造在800~900℃之间进行。在此温度范围内,形变能促使奥氏体自发再结晶快速形核以及随后发生静态再结晶。利用此特点,可以得到较细且较均匀的晶粒。该工艺称为大锻件形变热处理,先将锻件在炉中匀温,然后过冷到相变点以下,再加热到900℃,匀温后锻至尺寸要求,最后一火次转子各部分应有一定的变形量,一般控制在10%以下。该工艺只须利用最后精整时的一些微变形量,即可达到控制锻造的目的,有极其广阔的应用前景。

热处理 4.jpg

       经研究动态与静态再结晶的规律;通过形变与未形变的对比试验,发现了该钢种形变与奥氏体自发再结晶之间的特殊关系;根据模拟试验结果,提出了高温停锻、低温停锻、大锻件形变热处理3种工艺方案,为实现锻件的控制锻造提供了重要依据。