大型35CrNi3MoV轴类锻件的加工方法与流程

本发明属于锻造，更具体地涉及一种大型35crni3mov轴类锻件的加工方法。

背景技术：

1、对于制造冶金、核电、矿山、发电装备中的主要传动和受力大型锻件，一般选用材质为35crni3mov的中碳中合金钢，该钢种具有较好的淬透性、良好的强韧性和低温冲击韧性，完全能满足该类型大锻件在复杂、恶劣的工况下稳定运行所需要的综合力学性能。由于在整个热加工制造过程中，35crni3mov钢过冷奥氏体稳定性高和组织遗传倾向大，经常导致锻件的晶粒粗大和不均匀混晶，严重影响锻件的高强度高韧性。

2、采用常规制造方法生产大型轴类锻件，由于锻件尺寸大，钢锭固有成分不均以及夹杂等缺陷，锻造过程反复、长时间加热和不均匀变形，导致缺陷和组织演变复杂、制造周期长、成本高、产品质量不稳定。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种大型35crni3mov轴类锻件的加工方法，包括如下工序：

2、一、冶炼铸锭工序

3、在冶炼铸锭工序中，采用80吨电炉ebt初炼→120吨精炼炉lf精炼→真空处理炉vd脱气→钢锭浇注的工艺路线进行大型35crni3mov轴类锻件所用钢锭的冶炼和铸锭，钢锭化学成分按质量百分比控制为：c：0.30～0.45％、mn：0.25～0.60％、si：0.17～0.40％、p≤0.020％、s≤0.020％、cr：1.10～2.00％、ni：2.75～3.50％、mo：0.30～0.50％、v：0.08～0.20％、cu≤0.20％、al≤0.015％、as≤0.020％、sn≤0.015％、sb≤0.0025％，钢锭气体含量控制为[h]≤1.0ppm、[o]≤25ppm、[n]≤70ppm；

4、二、锻造工序

5、钢锭凝固脱模后取出钢锭，钢锭表面温度不低于700℃装入保温车热送锻造，锻造温度范围控制为1265～850℃，轴身锻比控制为大于5.0，锻造工序的具体过程为：

6、a、第一火锻造：钢锭压钳口、倒棱、切底、压圆；

7、b、第二火锻造：墩粗、第一次whf拔长压八方；

8、c、第三火锻造：墩粗、第二次whf拔长压扁方；

9、d、第四火锻造：压圆、号印、锻出台阶、修整出成品；

10、三、锻后热处理工序

11、锻件锻造成型后，空冷到锻件小轴端轴身表面温度300℃后，装加热炉进行锻后热处理，具体包括：

12、a、均温处理，锻件充分过冷到250～320℃，保温15h；

13、b、第一次奥氏体化低温正火处理和高温正火处理，将锻件以≤35℃/h的升温速度加热到640～660℃，保温10h，然后再将锻件按加热炉功率加热到890～950℃，保温15～20h，空冷出炉；

14、c、第二次奥氏体化低温正火处理和高温正火处理，将锻件空冷到250～320℃后保温20h，然后以≤35℃/h的升温速度加热到640～660℃，保温10h，然后再将锻件按加热炉功率加热到850～900℃，保温15～20h，空冷出炉；

15、d、回火处理，将锻件空冷到250～320℃后保温20h，然后以≤30℃/h的升温速度加热到640～660℃，保温50h，炉冷至≤150℃后出炉；

16、四、性能热处理工序

17、锻后热处理工序后的锻件装加热炉进行性能热处理，具体包括：

18、a、淬火处理，锻件在300～350℃的温度下保温5h，然后以≤50℃/h的升温速度加热到640～660℃，保温8h，然后再将锻件按加热炉功率加热到830～880℃，保温10～18h，油冷至锻件轴身表面温度≤150℃；

19、b、高温回火处理，锻件在200～300℃的温度下保温5～10h，然后以≤30℃/h的升温速度加热到570～650℃，保温20～35h后，以≤30℃/h的降温速度炉冷至≤200℃出炉。

20、进一步地，在上述大型35crni3mov轴类锻件的加工方法中，在冶炼铸锭工序中：

21、入炉炉料的工艺配碳量控制在≥1.0％；

22、初炼过程中，脱碳量控制在≥0.20％，氧化期钢液均匀沸腾大于25分钟，初炼出钢温度控制在1660～1690℃，出钢钢水中c、p含量分别控制c：0.08～0.15％、p≤0.005％；

23、精炼过程中，采用硅铁粉、碳粉进行扩散脱氧，调整温度到1650～1660℃进行真空处理炉vd脱气，在≤67pa的真空下最少保持25min以上；

24、浇注钢温度控制在1545～1555℃。

25、进一步地，在上述大型35crni3mov轴类锻件的加工方法中：

26、在锻造工序的第一火锻造中，热送钢锭在加热炉装炉后，按≤70℃/h的升温速度升温到1255±10℃，保温12h；利用125mn压机，使用上平砧和下v型砧进行第一火压钳口操作，压钳口时确保钳口中心线与钢锭中心线一致；压完钳口，切去多余冒口料后滚圆钳把后，钢锭调头，对钢锭进行倒棱、切底、压圆操作；

27、在锻造工序的第二火锻造中，坯料回炉，按加热炉功率升温到1255±10℃，保温20h；利用125mn压机、漏盘和球形顶镦帽将坯料墩粗；钢锭镦粗后，采用上下宽平砧进行第一次whf拔长，其中，采用满砧强压，双面压下变形量控制为18～22％，每压完一道次后翻转90°，错半砧，压下一道次，每一道次的压下均先从冒口端开始压下，通过多道次压下，将坯料压实到扁方，然后倒棱使坯料达到八方；

28、在锻造工序的第三火锻造中，坯料回炉，按加热炉功率升温到1255±10℃，保温15h；利用125mn压机、漏盘和球形顶镦帽将坯料墩粗；钢锭镦粗后，采用上下平砧进行第二次whf拔长，其中，采用满砧强压，双面压下变形量控制为18～22％，每压完一道次后翻转90°，错半砧，压下一道次，每一道次的压下均先从冒口端开始压下，通过多道次压下，将坯料压实到扁方；

29、在锻造工序的第四火锻造中，坯料回炉，按加热炉功率升温到1200±10℃，保温10h；利用125mn压机，先使用上下平砧压八方，然后根据台阶分料尺寸使用号印砧号印后，锻出轴身和两端各台阶，再使用成型圆弧砧修正滚圆，进行锻件最终成型。

30、进一步地，在上述大型35crni3mov轴类锻件的加工方法中，如果在第四火锻造中无法成形锻件的小轴端台阶，则锻造工序还包括第五火锻造：坯料回炉，按加热炉功率升温到1050±10℃，保温7h，出炉后锻出小轴端台阶，再使用成型圆弧砧修正滚圆，进行锻件最终成型。

31、作为一种具体实施方式，上述大型35crni3mov轴类锻件的加工方法用于制造加工尺寸为外径的大型发电机用35crni3mov轴类锻件，其中，锻造工序具体实施过程如下：

32、在锻造工序的第一火锻造中，利用125mn压机，使用上850mm平砧和下850mm v型砧，沿钢锭冒口线在上锭身100～150mm处上下砧对齐，开始轻压冒口，把冒口根部以及锭身肩部在第一圈全部压到钳把料上，第二圈开始加大压下量；待钳口尺寸压到利用下剁刀切去多余的冒口料，滚圆钳把以在下一火次能放入镦粗漏盘内；钢锭调头，夹持已压好的钳把，以100mm的双边压下量把钢锭滚圆到后，利用下剁刀切去钢锭底部后下机；

33、在锻造工序的第二火锻造中，利用125mn压机、的漏盘和球形顶镦帽，镦粗到然后采用上下1700mm的宽平砧进行第一次whf拔长，平砧圆弧角r为150mm，双面压下量控制在20％左右，采用满砧强压，每砧的送进量要大于砧宽的90％，每砧之间要有100～200mm的接砧量，通过6道次压下，将坯料压实到扁方1660mm×1740mm，然后倒棱使坯料达到八方1600mm×4000mm，其中，第一次whf压下工艺参数按照下表控制：

34、

35、在锻造工序的第三火锻造中，利用125mn压机、的漏盘和球形顶镦帽，镦粗到然后采用上下1700mm平砧进行第二次whf拔长，双面压下量控制在20％左右，通过11道次压下，将坯料拔长压扁方1435mm×1060mm，其中，第二次whf压下工艺参数按照下表控制：

36、

37、在锻造工序的第四火锻造中，利用125mn压机，先采用上下850mm平砧压八方1250mm，然后根据台阶分料尺寸使用号印砧号印后，锻出轴身和两端各台阶，再使用成型圆弧砧修正滚圆，按要求尺寸气割两端余料，进行锻件最终成型。

38、本发明首次实现了大型35crni3mov轴类锻件生产的一次性合格，填补了技术空白，实现短周期、低成本、高效率以及质量稳定的制造过程。与现有技术相比，本发明的大型35crni3mov轴类锻件的加工方法具有如下优点和有益效果：

39、(1)通过制定适宜的冶炼铸锭工艺方案，采用超纯净低偏析冶炼技术，从钢锭纯净性、均质性、致密性角度采取有效工艺措施，确保钢中缩孔、疏松、夹杂物少、成分均匀性高以及低偏析，满足大型轴类锻件对钢锭的高纯净高均质的要求；

40、(2)通过制定两次镦粗和三次拔长锻造工艺，采用轴对称低应力均匀变形锻造技术，确保锻件内部低拉应力，满足锻件内部压实锻透、锻合内部冶金缺陷，同时控制好各火次锻造温度和变形量，避免锻造产生内部裂纹和得到晶粒可控的原始组织，确保锻件最终合格；

41、(3)通过锻后热处理和性能热处理，采用均匀深冷热处理技术，切断和抑制组织遗传效应，使锻件最终获得优异的力学性能。