專利名稱：：將ASTMA514(GradeQ)鋼錠自由鍛成形板形鍛件的特種工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種將ASTMA514(GradeQ)鋼錠自由鍛成形板形鍛件的特種工藝，屬鋼錠自由鍛成形板形鍛件的特種工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：A514(GradeQ)是ASTM標(biāo)準(zhǔn)體系中一種軋制鋼板(厚度《6in.)的牌號，是一種高屈服強度并適于焊接的調(diào)質(zhì)合金鋼(High-Yield-Strength,QuenchedandTemperedAlloySteelplate,SuitableforWelding).該材料被設(shè)計選用制造海上鉆井平臺齒輪箱中的軸承座鍛件，由于該鍛件厚度為320mm，是ASTM標(biāo)準(zhǔn)體系中軋制鋼板(厚度《6in.約152毫米)所不能滿足的，所以采用這種材料的鋼錠鍛造成形便成了唯一的選擇.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的設(shè)計目的，利用高屈服強度并適于焊接的調(diào)質(zhì)合金鋼鋼錠鍛造出厚度為320mm的鍛件，且其機械性能又必須滿足ASTM標(biāo)準(zhǔn)對于軋制鋼板(厚度《6in.)所提出的要求。本發(fā)明的設(shè)計方案之一。材料選擇A514(GradeQ)是ASTM標(biāo)準(zhǔn)體系中一種軋制鋼板(厚度《6in.)的牌號，是一種高屈服強度并適于焊接的調(diào)質(zhì)合金鋼(High—Yield—Strength,QuenchedandTemperedAlloySteelplate,SuitableforWelding)其化學(xué)成份和機械性能如下化學(xué)成份(％)3<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本發(fā)明的設(shè)計方案之二。試驗大綱制訂選擇美國船級社ABS認可的鋼廠所生產(chǎn)的鋼錠作為鍛件原材料.考慮到鍛件未來的工作環(huán)境和負荷，按照設(shè)計要求,ABS船檢規(guī)范對以此種鋼錠為原材料生產(chǎn)的鍛件提出了一份項目繁多的試驗大綱，內(nèi)容除了常規(guī)的材料化學(xué)成份分析、常溫下的機械性能(拉伸、沖擊)試驗，宏觀、微觀試驗和無損檢測之外，該大綱超出常規(guī)之處在于其取樣部位涉及鍛件的不同方向和多個層面，尤其對于沖擊試驗，要求其試驗溫度從20'C至-7(TC每隔10度取值一次，并就試驗結(jié)果繪出沖擊值(J)和溫度(T)變化曲線，還增加了時效應(yīng)變和非時效應(yīng)變狀態(tài)下的沖擊試驗以觀察材料的時效敏感性。技術(shù)方案一種將ASTMA514(GradeQ)鋼錠自由鍛成形板形鍛件的特種工藝.(l)加熱將鋼錠裝爐且裝爐溫度不高于350°C，升高爐溫，使?fàn)t溫在升高到50(TC和85(TC時，分別保溫45小時，然后加熱至始鍛溫度1250t:保溫7小時出爐；(2)變形將出爐的鋼錠在鍛壓設(shè)備上首先開成矩形截面的鋼坯，其開坯鍛造比》3.8，鋼錠的始鍛溫度和終鍛溫度分別為125(TC和750°C，鍛件完工后的綜合鍛造比》4，鋼錠材料利用率為70%80%;(3)鍛后熱處理鍛壓設(shè)備為31，500KN水壓機，先將鋼錠開成矩形截面坯，并進行鍛后熱處理一正火(890'C)+回火(65(TC)，獲得鍛造后的鋼錠坯料A;(4)二次鍛后熱處理鍛造后的鋼錠坯料A，被再次加熱按鍛件圖鍛造完工，并再次進行鍛后熱處理一正火(89(TC)+回火(65(TC);(5)鍛件粗加工后進行調(diào)質(zhì)89(TC水淬+61(TC回火；(6)按試驗大綱的要求對材料進行機械性能(拉伸、沖擊)試驗，宏觀、微觀試驗和無損檢測；(7)其中沖擊試驗試驗溫度從20°C至-7(TC每隔10度取值一次；(8)冷卻無論對開坯或完工鍛件，為減緩冷卻速度，冷卻方式均采用爐冷，以消除材料內(nèi)部各種應(yīng)力對其造成的損害并預(yù)防白點的產(chǎn)生.鍛件厚度為320mm;(9)取樣部位涉及鍛件的不同方向和多個層面。本發(fā)明與
背景技術(shù)：
相比，利用本發(fā)明的工藝，不僅使采用符合ASTMA514(GradeQ)化學(xué)成分的鋼錠鍛造成厚度為320mm鍛件成為現(xiàn)實，為此種形狀的鍛件直接采用鋼錠鍛造成形開創(chuàng)了先例.而且所鍛造出來的鍛件完全符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)中對于其鋼板的技術(shù)要求。以下提供的試驗結(jié)果將表明本發(fā)明工藝的科學(xué)性與合理性，因為唯有通過鍛造才能使這種板形鍛件獲得產(chǎn)品所要求的最佳綜合機械性能和優(yōu)良的組織結(jié)構(gòu)。圖1軸承座鍛件示意圖。圖2軸承座粗加工取樣示意圖。圖3在不同溫度狀態(tài)下接近鍛件的上部和底部的縱向和橫向CVN非時效應(yīng)變沖擊試驗結(jié)果所給出的沖擊值(J)和溫度(T)變化曲線。圖4在不同溫度狀態(tài)下鍛件的1/2和1/4厚度處縱向和橫向CVN非時效應(yīng)變沖擊試驗結(jié)果所給出的沖擊值(J)和溫度(T)變化曲線。圖5在不同溫度狀態(tài)下鍛件的1/2和1/4厚度處縱向和橫向CVN時效應(yīng)變沖擊試驗結(jié)果所給出的沖擊值(J)和溫度(T)變化曲線。圖6在不同溫度狀態(tài)下鍛件的1/2和1/4厚度處縱向和橫向CVN非時效應(yīng)變沖擊試驗和時效應(yīng)變沖擊試驗的時效敏感性表現(xiàn)所給出的變化曲線。具體實施例方式實施例1:參照附圖16。一種將ASTMA514(GradeQ)鋼錠自由鍛成形板形鍛件的特種工藝，在取得合格的原材料的前提下，該工藝規(guī)范必須包括以下內(nèi)容1加熱規(guī)范一裝爐溫度、加熱速度和保溫時間、出爐溫度.采用10.4t鋼錠，裝爐溫度不高于35(TC，隨爐升溫，加熱過程中，當(dāng)爐溫升到50(TC和85(TC時，分別保溫45小時，然后加熱至始鍛溫度125(TC保溫7小時出爐；2變形工藝一包括鍛壓設(shè)備、變形工序、材料的變形程度和鍛造比、鋼錠出坯，鋼錠底部和冒口的切除和鋼錠利用率、始鍛溫度和終鍛溫度等內(nèi)容，在上文中均有描述.3鍛后熱處理一鋼錠先開成矩形截面坯并進行鍛后熱處理一正火(89(TC)+回火(65(TC);4二次鍛后熱處理其后坯料被再次加熱按鍛件圖鍛造完工，并再次進行鍛后熱處理一正火(89(TC)+回火(65(TC);5冷卻規(guī)范一為避免各種應(yīng)力(如溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力、殘余應(yīng)力等)對材料帶來的不良影響和白點的產(chǎn)生，無論對開坯或完工鍛件，其冷卻方式均采用爐冷以減緩冷卻速度；6調(diào)質(zhì)為第二熱處理，在鍛件粗加工后進行，89(TC水淬+61(TC回火。在以上規(guī)范中，各種工藝參數(shù)的釆用合理與否直接影響到工藝效果和鍛件的質(zhì)量，當(dāng)然有些參數(shù)是需要通過試驗才能取得的，在鍛造生產(chǎn)過程中嚴格執(zhí)行工藝規(guī)范是生產(chǎn)合格鍛件的根本保證。7試驗結(jié)果以下為該鍛件按上述試驗大綱進行試驗后所獲得的結(jié)果.結(jié)果是令人滿意的。此處縮簡了大部分表格而只列出試驗結(jié)果的平均值或試驗結(jié)論，也畧去了試樣斷口、硫印、金相、宏觀等各類照片。7.1化學(xué)成份復(fù)驗爐號CSiPSCrMo102—90010.1710.2851.1150.0050.0011.0540.429NiCuVNbTiAlW1.3310.0480.0420.0180.0040.0390.0517.2機械性能試驗7.2.1接近鍛件的底部和上部橫向拉伸試驗爐號試驗項目拉伸試驗硬度102—9001A5ZHBN/隨2N/mm2%%上部7907002474265/265/260/268底部7856952473262/262/265/2607.2.2在不同溫度狀態(tài)下接近鍛件的上部和底部的縱向和橫向CVN非時效應(yīng)變沖擊試驗并給出沖擊值(J)和溫度(T)變化曲線(圖三)爐號102-9001了20。C-10。C-20。C-30。C-40。C-50。C-60°C-70°C上部縱向平均值211187176191109130152160上部橫向平均值m127123113143925661底部縱向平均值19619320012696154154163底部橫向平均值16012211362663438417.2.3在不同溫度狀態(tài)下鍛件的1/2和1/4厚度處縱向和橫向CVN非時效應(yīng)變沖擊試驗并給出沖擊值(J)和溫度(T)變化曲線(圖四)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>說明(1)時效試棒的拉伸殘余變形為其原始標(biāo)定尺寸的10%(±0.5%)(2)人工時效:試樣被加熱至250。C(±10°C)—保溫l小時一空冷。7.2.5在不同溫度狀態(tài)下鍛件的1/2和1/4厚度處縱向和橫向CVN非時效應(yīng)變沖擊試驗和時效應(yīng)變沖擊試驗的時效敏感性表現(xiàn)并給出其變化曲線(圖六)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>說明時效敏感性為鋼在時效前后沖擊韌性平均值之差與其在原狀態(tài)(非時狀態(tài))下沖擊韌性平均值之百分比。值得提出的是，ABS規(guī)范就不同溫度狀態(tài)下對材料進行沖擊試驗的要求并觀察其試樣進行時效處理后其時效敏感性的表現(xiàn)，目的是在于了解以此種材料制造的鍛件在未來惡劣的低溫環(huán)境下工作,其沖擊韌性是否會出現(xiàn)劇烈的變化而或?qū)е聻?zāi)難性的后果！通過仔細觀察以上的試驗結(jié)果和曲線圖，結(jié)論是令人滿意的.8金相試驗(X100和X500)取樣部位鍛件的上部、底部、1/2厚度和1/4厚度處；金相組織回火索氏體；晶粒度7~8級(按GB/T6394-2002)。9宏觀腐蝕試驗(橫相取樣)結(jié)果一般疏松為1.5級；一般點狀偏析為l.O級。10硫印試驗(橫向取樣)結(jié)果硫的點狀偏析為0.5級(以上2項試驗按GB/T4236-1984，GB/T1979-2001和GB/T226-1991評定)。11超聲波探傷:合格(按ZBU05008-1990)，試棒的切取位置和方向見圖二。注以上所有試驗都在鍛件經(jīng)粗加工并調(diào)質(zhì)后進行。需要理解到的是上述實施例雖然對本發(fā)明的設(shè)計思路作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本發(fā)明設(shè)計思路的簡單文字描述，而不是對本發(fā)明設(shè)計思路的限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種將ASTMA514(GradeQ)鋼錠自由鍛成形板形鍛件的特種工藝，其工藝過程的特征是(1)加熱將鋼錠裝爐，裝爐溫度不高于350℃，升高爐溫，在爐溫升高到～500℃和～850℃時，分別保溫4～5小時，然后加熱至始鍛溫度1250℃保溫7小時出爐；(2)變形將出爐的鋼錠在鍛壓設(shè)備上首先開成矩形截面的鋼坯，其初始鍛造比≥3.8，鋼錠的始鍛溫度和終鍛溫度分別為1250℃和750℃，終鍛成形后，鍛件的綜合鍛造比≥4，鋼錠材料利用率為70％～80％；(3)鍛后熱處理鍛壓設(shè)備為31,500KN水壓機，先將鋼錠開成矩形截面坯，并進行鍛后熱處理-正火(890℃)+回火(650℃)，獲得鍛造后的鋼錠坯料A；(4)二次鍛后熱處理鍛造后的鋼錠坯料A，被再次加熱按鍛件圖鍛造完工，獲得鍛件厚度為320mm，并再次進行鍛后熱處理-正火(890℃)+回火(650℃)；(5)鍛件粗加工后進行調(diào)質(zhì)890℃水淬+610℃回火；(6)按試驗大綱的要求對材料進行機械性能(拉伸、沖擊)試驗，宏觀、微觀試驗和無損檢測；(7)對于沖擊試驗試驗溫度從20℃至-70℃每隔10度取值一次；(8)冷卻無論對開坯或完工鍛件，為減緩冷卻速度，冷卻方式均采用爐冷，以消除材料內(nèi)部各種應(yīng)力對其造成的損害并預(yù)防白點的產(chǎn)生；(9)取樣部位涉及鍛件的不同方向和多個層面。全文摘要本發(fā)明涉及一種將ASTMA514(GradeQ)鋼錠自由鍛成形板形鍛件的特種工藝，將鋼錠裝爐，加熱過程中，當(dāng)爐溫升到～500℃和～850℃時，分別保溫4～5小時，然后加熱至始鍛溫度1250℃保溫7小時出爐；將出爐的鋼錠在鍛壓設(shè)備上首先開成矩形截面的鋼坯，其初始鍛造比≥3.8，鋼錠的始鍛溫度和終鍛溫度分別為1250℃和750℃，終鍛成形后，鍛件的綜合鍛造比≥4，鋼錠材料利用率為70％～80％；鍛壓設(shè)備為31,500KN水壓機；開成矩形截面坯的初坯鍛件即所得鋼錠坯料A鍛后熱處理—正火(890℃)+回火(650℃)；開坯所得鋼錠坯料A，被再次加熱按鍛件圖鍛造完工，并再次鍛后熱處理—正火(890℃)+回火(650℃)，鍛件的綜合鍛造比≥4；完工后的鍛件厚度為320mm；無論對開坯或完工鍛件，冷卻方式均采用爐冷以減緩冷卻速度；鍛件經(jīng)粗加工后調(diào)質(zhì)熱處理-890℃水淬+610℃回火；對調(diào)質(zhì)后的鍛件取樣試驗。文檔編號C21D8/02GK101638716SQ20091010217公開日2010年2月3日申請日期2009年8月18日優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日發(fā)明者錢少倫申請人:杭州寶鼎鑄鍛有限公司