[发明专利]一种EH36优化材料钢锭自由锻成板形轴承座锻件特种工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种将板材材质EH36优化材料钢锭锻造出厚度为250mm的板形轴承座锻件，实现钢板轧制所不能达到的厚度，却能达到较之薄得多的轧制钢板所具有的机械性能的一种EH36优化材料钢锭自由锻成板形轴承座锻件的特种工艺。

背景技术

EH36是船舶及海洋工程用结构钢中的一种材质，该材质具有优良的低温韧性和焊接性能，适用于海洋工程结构中厚度不大于150mm的钢板、厚度不大于25.4mm的钢带、剪切板和直径不大于50mm的型钢，在工艺上主要通过轧制+轧后热处理的方法。随着海洋的开发不断向深海发展，对于海工设备的要求也越来越高，为了适应深海设备工作的要求，根据设计要求产品厚度为250mm,产品的性能要满足EH36作为板材的力学性能要求。由于该产品的厚度大大超出了EH36用于板材的厚度范围。轧制工艺虽然也可以破坏钢锭的铸态组织，细化钢材的晶粒，消除显微组织的缺陷，改善力学性能，但是这种改善主要体现在沿轧制方向上，而钢材在一定程度上不再是各向同性。经过轧制之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，出现分层（夹层）现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，随着板材厚度增加，这种影响也随之加剧；轧制的钢材产品，对于厚度和边宽这方面不好控制，冷却后还是会出现一定的负差，这种负差边宽越宽，厚度越厚表现的越明显。现有的轧制设备和轧制方法无法达到产品的设计要求。

锻造的工艺方法不仅能改变钢锭的铸态组织，细化钢材的晶粒，消除显微组织的缺陷，改善力学性能。同时通过锻造过程的镦粗工序，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压成细小颗粒和压实，使组织变得更加紧密。锻造加工还能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，同时也保证了金属材料性能的一致。本发明设计一种采用特种锻造成型工艺+热处理工艺的制造方法来满足设计要求。

发明内容

本发明的设计目的：设计一种特种锻造工艺+热处理工艺的制造方法将板材材质EH36优化材料钢锭锻造出厚度为250mm的板形轴承座锻件，实现钢板轧制所不能达到的厚度，却能达到较之薄得多的轧制钢板所具有的机械性能。

本发明的设计方案之一。材料选择一种EH36轧制钢板材料作为钢锭材料的牌号,并根据本发明工艺方案要求对其组分进行优化:

1.化学成份（%）

说明：本发明组分构成为质量百分含量，其余组分构成为Fe。

本发明从有利于锻造工艺过程获得致密组织和提高材料低温韧性两方面出发，通过分析组分元素对材料性能的影响，对组分构成进行了优化。采用控制主控元素Si、Mn的含量及调整有害元素P、S的残留范围，并控制有利于细化晶粒的微量元素V、Nb、Al的添加含量来满足产品的性能要求。

（1）Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂加入，镇静钢中一般含有0.15～0.40%的Si，虽然Si含量小于0.60%时，对于晶粒的影响不大，对于冲击韧性的影响也较小，但是随着含Si量的增加，对于韧性-脆性转变温度的影响很大，随着Si含量的增加，因此Si含量韧性-脆性转变温度也会提高，不利于低温韧性的提高，因此控制在：0.15～0.40%；

（2）Mn能提高钢的强度，并消弱和消除S的不良影响，提高钢的淬透性。在炼钢过程中，Mn是良好的的脱氧剂和脱硫剂，有利于提高钢锭的锻造性和可塑性，因此将含量控制在1.20～1.60%；

（3）S不溶于Fe,在钢中以FeS的形式存在，FeS和Fe能形成熔点为985℃的共晶体，且分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000～1200℃进行锻造时，会使晶界上的共晶体熔化，使钢变脆。同时会以夹杂物的形式残存与锻件中，因此必须控制其残留含量，一般的镇静钢含量控制在0.040%以下，根据本发明锻造工艺要求S含量控制在0.015%以下；

（4）P在钢中能全部溶于铁素体中，具有强烈的固溶强化作用，使钢的强度和硬度增加，但塑性、韧性则显著降低。同时在锻造过程易形成带状组织，一般的镇静钢含量控制在0.040%以下，本发明锻造工艺要求P含量控制在0.020以下；

（5）Nb作为微合金化元素加入钢中并不改变铁的结构，而是与钢中的C、N、S结合，改变钢的显微结构。Nb对钢的强化作用主要是的是细晶强化和弥散强化，Nb能和钢中的C、N生成稳定的碳化物和碳氮化物。而且还可以使碳化物分散并形成具有细晶化的钢。