[发明专利]大型锻件内部缺陷的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及热加工行业，具体是关于一种大型锻件的质量控制方法。

背景技术

大型锻件内部缺陷的成因：一是钢锭本身带来；大型锻件的生产过程包括冶炼、注锭、凝固、锻造和热处理等工艺。由于冶金和凝固特性决定了钢锭中不可避免地存在孔隙、夹杂、偏析组织等缺陷，并且钢锭越大缺陷越严重。二是锻造时锻造参数控制不当引发过大的拉应力促使钢锭原有的缺陷扩大，或在钢锭基体结合较薄弱处造成新的裂纹性缺陷。

大型锻件内部缺陷的实质是材料成分与结构的宏观不均质表现。有关这方面研究的文献不少，多是从热力学观点采用物理摸拟(制造人工缺陷)的方法，从理论上来解释裂纹(缺陷)修复的机理和必须具备的热力学条件、变形条件。但都没有给出一个具有普遍指导意义的通用方法，也尚未见有控制大锻件内部缺陷的专利报道。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种大型锻件内部缺陷的控制方法，该方法应具有控制缺陷效果好、锻件质量稳定以及操作简单易行的特点。

本发明提供的技术方案是：大型锻件内部缺陷的控制方法，按照以下步骤进行：

1)第一次把坯料加热到1275～1285℃，保温10～17h，然后出炉进行初次锻造，同时在坯料上压制钳把，并去除底部；

2)第二次把坯料加热到1295～1320℃进行高温扩散处理，保温25～31h后出炉，按照规定的压下量、送进量和翻转方式对坯料进行第二次锻造；

3)根据工艺要求把坯料锻造成产品锻件；或者，

第三次把坯料加热到1275～1285℃，保温5～7h后出炉，按照规定的压下量、送进量和翻转方式对坯料进行第三次锻造，然后根据工艺要求把坯料锻造成产品锻件。

第二次锻造和第三次锻造中，所述压下量：双面19～21％；所述送进量和翻转方式按照砧宽比料宽比进行控制；

其中：压下量为坯料在每个锻压过程中高度减小量与变形前高度之比；

W为水压机上砧的宽度；H为坯料变形前的高度；

B为与水压机上砧接触的坯料宽度；H为坯料变形前的高度。

本发明的工作原理是：由于高温扩散采用比通常热扩散温度更高的温度(1300℃左右)和更长的时间(原热扩散时间一倍以上)，创造了良好的热力学条件，在扩散力(浓度梯度)作用下，金属原子定向、宏观的迁移，促使钢锭内部缺陷进行自我修复。考虑到钢锭组织比较巯松，相应原子间的扩散距离较长，所以高温扩散是在给予钢锭以适当的锻造(第一次锻造)后进行，以改善钢锭组织的巯松现象，缩短钢锭组织原子间的距离，使高温扩散的效果更为突出。此外，由于在锻造过程中控制了压下量、砧宽比和料宽比，变形体内不会产生拉应力，进而消除了产生新缺陷的可能。

本发明的有益效果是：所提供的方法，有效地控制了锻件的内部缺陷(锻件内部的密集形缺陷控制在Φ1.6以下)；而且控制方法简单，易于工序设计，适合普通操作员工使用。

附图说明

图1是坯料在水压机上下砧之间的锻造过程示意图。

具体实施方式

热力学的一个基本原理是任何成分与结构不均匀(包括缺陷)的材料，在一定的热力学条件下，都将趋于均匀化。其本质是在扩散力(浓度梯度)作用下，金属原子定向、宏观的迁移。对于大型锻件内部一定数量级的缺陷，采用热扩散方法来缩小乃至消除是有效的和经济的。

由于大锻件内部缺陷是钢锭本身带来和因锻造控制不当造成，那么是否可在钢锭加热阶段就给以充分的热力学条件，再配合锻造过程参数的控制来达到事先控制大锻件内部缺陷的目的，而不是等到产生超标缺陷后再进行补救。这就是发明人的思路。

参见图1：锻造过程的压下量(双面19～21％)，是指坯料2在每个锻压过程中高度减小量与变形前高度之比为19～21％，每个锻压过程是指坯料经过逐步送进、多次锻压后使正、反两面全部经过锻压的过程(具体锻压时，先经过逐步送进、多次锻压后使坯料正面全部经过锻压，然后翻转180度再经过逐步送进、多次锻压后使坯料反面全部经过锻压)。

所述送进量是指每次锻压前，坯料水平移动进入水压机上砧1与下砧3之间的前进距离(坯料前进方向如图1中箭头S所示)；

所述翻转方式是指操作机抓住坯料的钳把，使坯料翻转的角度；通常为90度或180度，根据工艺要求确定。

本发明的送进量、翻转方式按照砧宽比料宽比进行控制。

W为水压机上砧的宽度；H为坯料变形前的高度；

B为与水压机上砧接触的坯料宽度；H为坯料变形前的高度。