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大型筒體鍛件的成形制造技術

由于大型筒體鍛件特別是厚壁的筒體鍛件通過鍛造過程很難得到細小的晶粒，鍛造完成后心部溫度仍然很高，晶粒會長大。在鍛件鍛造完成后進行鍛后熱處理，其主要作用是調整和細化晶粒，為后續性能熱處理做好組織準備。

鍛件可通過性能熱處理獲得優良組織和性能，特別是低溫韌性，性能熱處理一般采用水淬。性能熱處理的溫度、時間和奧氏體化后的冷卻速率對獲得良好性能至關重要。

性能熱處理后，在筒節水口端周 向對稱180。取下性能試料兩塊A、B，在冒口端與水口端試料順時針轉90°的位置周向對稱180°取下性能試料兩塊C、D。按要求分解試樣后，先經歷模擬焊后熱處理，再加工成相應試樣進行性能檢驗。大模擬焊后熱處理為 610～620℃×21h，小模擬焊后熱處理為610～620℃×5h。在正常產品檢驗以外，對每塊試料進行了全厚度不同部位的性能檢驗。

Φ9m超大筒節鍛件的不同部位性能結果均滿足技術條件要求,且各項性能相對較為均勻，說明現有制造工藝是可行的。

現在筒體鍛件的強度余量較大，沖擊功余量相對較小，后續研究考慮優化成分和工藝，使強度和沖擊功達到好的匹配。

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視頻作者：定襄縣億欣源法蘭加工有限公司

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鍛件冷卻初期，表層首先冷卻產生體積收縮，由于試樣心部溢度下降較少，體積收縮相應也較小，這樣在同一試樣上內外收縮不同則相互之間發生作用力。試樣表面的收縮將受到心部的阻礙，于是在試樣表層產生拉應力、心部為壓應力。此應力值隨若溢度的升高而增加，當應力超過心部的屈服強度時，試樣發生表足拉伸、心部壓縮的塑性變形。

變形的結果使內應力得到一定程度的松弛、應力值降低。當表面溫度接近室溫或淬火冷卻介質的溫度時，心部以相對快的速度冷卻收縮，但此時心部的收縮又受到表層的牽制，結果試樣內形成與冷卻階段初期方向相反的內應力，即在表層產生壓應力、心部為拉應力。由于試樣溫度已經很低，鋼的屈服強度明顯升高，熱應力不再引起塑性變形， 這樣的應力分布就被保留下來成為殘留應力。因此，熱應力作用的結果是使鍛件表面呈壓應力狀態。

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鍛件鍛后冷卻不當產生的缺陷通常有以下兩種。

冷卻裂紋：鍛后冷卻過程中，鍛件內部會由于冷卻速度過快而產生較大的熱應力，也可能由于組織轉變引起較大的組織應力。如果這些應力超過鍛件的強度極限，則使鍛件產生光滑細長的冷卻裂紋。

網狀碳化物：在鍛造合碳量高的鋼時，如果停鍛溫度高，冷卻速度過慢，則會造成碳化物沿晶界呈網狀析出。例如，軸承鋼在870～770℃緩冷，則碳化物沿晶界析出。網狀碳化物在熱處理時易引起淬火裂紋。另外，它還使零件的使用性能變壞。

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