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发表于 2008-11-18 16:35:54
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来自： 中国湖南衡阳
50Mn18Cr4型护环钢，由于铸锭晶粒粗大，柱状晶带发展，而且加热时对过热敏感，故可锻性较差，热锻时容易开裂。锻造应采用合适的锻造温度范围和成形方法。+ O; b& H6 G/ q3 t# D w0 R& e( O$ f
50Mn18Cr4型护环钢的始锻温度选1180～1200℃为宜。该钢种在660～800℃范围内材料塑料显著降低，因此终锻温度应该严格控制在850℃以上。& N- N5 a9 g* p' @7 V
Mn18Cr18N钢与50Mn18Cr4对比，化学成分显著不同点是：铬含量高、氮含量高、碳含量低。所以钢的热塑性明显降低，热锻开裂倾向增大，因而采用控制热成形，及时消除裂纹隐患尤为重要。所谓控制锻造，即严格控制热锻温度范围、控制应变速率，改善变形应力状态。这样不仅能防止裂纹缺陷，而且能提高内在质量。! Z% q( p/ T k4 l2 g
镦粗开裂是由于切向拉应力过大或材料塑性低。选用合适的变形温度和镦粗变形量，或者在模内镦粗，可以防止此类缺陷。+ L# U7 q, V% [
50Mn18Cr4型钢再结晶温度（约750～800℃）高，软化能力弱，墩粗时坯料上、下端面金属温度降低得很快，当较大的激粗变形后，如金属硬化得不到恢复，再马上冲孔，则由于端面塑性低，又处在拉应力状态下，孔口部位常易产生裂纹。如果将镦粗和冲孔分别在两火次进行，则可避免此类缺陷。
3 d/ I H! _/ ]（1）生产流程
1 Y- }; L9 M) y 冶炼、铸锭——锻制重熔电极（亦可铸造电极）——电渣重熔（ESR）——热锻制坯（控制锻造与高温形变热处理）——粗加工——变形强化（液压胀形或楔块模具扩孔法）——去应力处理——检验、包装。5 s+ m: G* @' Z- `9 o |
也有不采用控制热成形与控制冷却，而用粗加工后，固溶化处理并变形强化。该方案流程长，质量不易控制。
% |: x ~; ]# C9 [9 r0 ^ （2）技术要求- I6 P0 k) z8 e) C; i/ v
大型护环系高应力、重负荷、易失效的关键件，所以技术要求很高。生产护环除了满足用户订货条件外，希望达到美国西屋电气公司标准（P.D.S10725BR级）。. k' [. n( L. K6 \, W; n
（3）冶炼与电渣重熔
& p# {6 ?3 h/ ]) N 鉴于高强度与抗应力腐蚀的要求，选用Mn18Cr18N钢。该钢中含碳量低（ω（C）≤0.12％），氮高（ω（N）≥0.4％），铬高（ω（Cr）＝17.5％～20.0％），硫、磷低（ω（P）≤0.05％，ω（S）≤0.015％），且总合金量占钢水总量50％以上，冶炼难度很大。在电炉上采用氧化法为主的操作，得到满意的化学成分。7 O' F: W: d2 X T* Z/ f I
重熔中采用以 CaF2和 Al2O3为主的渣系，注意电功率不宜过大，熔化速度不宜过快的原则，保证了电渣锭的质量。
: K& C" g1 C4 y5 P6 c0 Y7 o （4）加热与锻压% ^9 u+ ^7 t1 C0 M2 d
Mn18Cr18N钢系奥氏体本质粗晶粒钢，高塑性温度区间较窄。热加工变形抗力较大，有很强的过热敏感性，容易过热、过烧。为了得到比较细小均匀的组织结构，必需合理制定并严格遵守加热规范，必须严格控制热力学因素，实行控制热成形与控制冷却方案。即控制温度与变形的参数和最佳匹配关系。变形后，控制高温停留时间，控制入水冷却速度，得到良好的形变热处理效果。经过该方案制成的环坯，组织细小均匀，工序简化，综合力学性能高，为下步变形强化，提高性能奠定了较好的基础。- i, n6 j) o8 j, ^
为防止过热和晶粒过于粗大以及碳化物大量析出，最后一火锻造温度范围取为1180～900℃。
$ g' x4 e+ K3 ^ 电渣锭的锻造工序为：轻压滚圆，压下量为20mm左右；锻粗、冲孔时要防止鼓肚裂纹与毛刺；然后芯轴扩孔，芯棒拔长，要求转动均匀每次压下要均匀锻透，锻压过程中发现裂纹及时清理，以防裂纹扩大。: l4 A7 ?+ |) ^+ s
（5）扩孔强化$ R; Q6 D( r( U; H* ?3 A* G0 ]
该大型护环需在120MN水压机上用楔块模具冷扩孔强化，或减压法液压胀形强化，在形变强化过程中应合理控制工艺参数，保证均匀变形。 i7 n2 _' D, R5 R+ u+ G
最后经330～350℃，12h，稳定尺寸，消除应力回火。
, @% y! x4 \* {7 g5 \6 d （6）质量检验结果
& r, K6 z9 Q2 w* ~/ P$ d 化学成分达到用户要求及美国西屋电气公司标准。其中N含量检查结果为ω（N）0.52％～0.60％，用户要求ω（N）≥0.4％，西屋公司要求ω（N）≥0.50％。& z8 L8 J1 [9 f* O9 V. E. R4 {
力学性能全部达到标准，其中σ0.2用户和西屋公司要求为1030～1170MPa，检查结果为1074～1083MPa，伸长率δ5要求为 20％，实际为 20.5％～25％。, U7 l6 o* t% y6 B
晶粒度规定标准为优于1级，检验结果为5～4级。
3 S& p$ ]: S/ X# P1 b( O 磁导率，要求μ≤1.1，实际μ＝1.0015。尺寸检查符合图样要求。1 b( c- j6 t1 d1 \/ Q0 W+ V+ \2 C
超声波探伤，要求纵波≤φ2mm 缺陷，实际未发现≥φ1.6mm缺陷。横波，未发现≥1/2 基准线的回波。
i/ Y8 h, r3 p. @ 液体渗透探伤检查未发现缺陷痕迹显示。
; I3 z) e! W I$ ] 综上所述，以上工艺方案、工艺参数、质量控制技术是可靠的，产品全面满足用户订货条件，达到了美国西屋电气公司P.D.510725标准的BR级指标，相当80年代国际水平。 |
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发表于 2008-12-30 23:13:36