20MnMo挤压机缸筒锻件制造工艺研究

刘永胜

(中国锻压协会，北京102206)

20MnMo挤压机缸筒锻件制造工艺研究

刘永胜

(中国锻压协会，北京102206)

介绍了20MnMo挤压机缸筒锻件的冶炼工艺、锻造工艺、热处理工艺要点，成功生产出符合技术要求的产品。

缸筒锻件；锻造工艺；热处理工艺

挤压机是生产动车外壳、飞机外壳等零件的一次成型的必备设备[1]，同时，也适合于化工、核电行业大直径无缝管材的挤压[2]。缸筒锻件作为该设备重要锻件之一，锻件重71 t，需要钢锭的重量高达121 t，材料为20MnMo。

1 20MnMo缸筒锻件的技术指标

20MnMo锻件的化学成分要求见表1，力学性能要求见表2。

无损检测按JB/T 5000.15—2007 Ⅲ级执行。

表1 20MnMo锻件化学成分要求(质量分数，%)Table 1 The requirements of chemical composition of 20MnMo forging (mass fraction, %)

表2 20MnMo锻件力学性能要求Table 2 The requirements of mechanical property of 20MnMo forging

2 20MnMo缸筒锻件制造工艺

2.1 冶炼

钢锭要求精炼+真空除气。其熔炼化学成分检测结果见表3，符合技术要求。

表3 20MnMo锻件熔炼化学成分检测结果(质量分数，%)Table 3 The tested results of chemical composition of 20MnMo forging for heat analysis (mass fraction, %)

2.2 锻造工艺

锻造选用121 t钢锭，在压机上分3～4火锻成，锻造温度1240～750℃，实际锻比6.4，合理的锻比能打碎铸态树枝状组织，细化内部组织晶粒，提高材料强度，增强锻件的韧性和抵抗破坏的能力。

第一火：由于钢锭底部和冒口部分缺陷比较多，先将钢锭预热至450℃左右，用氧气枪将其气割掉，然后将冒口压出钳把。

第二火：钢锭镦粗，镦粗的目的是为冲孔做准备，此外能提高横向力学性能，减少力学性能的异向性。冲孔应在高温下快速完成。

第三火：锻件冲孔后进行扩孔。要点是：锻件温度不能过低，每次扩孔量应有限制。

2.3 热处理工艺

图1 缸筒热处理工艺曲线Figure 1 The heat treatment curve of cylinder表4 力学性能检测结果Table 4 The tested results of mechanical properties

ReL/MPaRm/MPaA(%)Z(%)KU/JHBW51364024．073．0215、220182

热处理是生产该缸筒锻件的关键工序之一，因为材料能否满足最终使用，关键看是否具备要求的强度和塑性指标，所以制定合理的热处理工艺参数是缸筒锻件合格的关键。热处理工艺曲线见图1。加热到650±10℃保温5 h，原因是：锻件表面温度为650℃左右时，已进入塑性状态，而心部温度只有350～500℃，仍处于弹性状态，锻件很容易在心部形成裂纹或使原有的裂纹扩大，故在此温度保温5 h，控制表面与心部的温差。

采用回火及高温回火处理，加热到610℃保温16 h，目的是消除锻件淬火时产生的残余应力，防止变形和开裂。此外，锻件经高温回火处理后能得到细小的索氏体组织，抗拉强度高，且具有良好的塑性和韧性，获得最佳的综合力学性能。

保证缸筒热处理后的屈服强度和冲击功等指标满足用户要求，在调质前加了一道正火，以细化晶粒，为最终热处理奠定一个组织基础。

3 性能检测结果

力学性能检测结果见表4。

从表4可以看出，该20MnMo缸筒性能满足用户要求，产品通过一次热处理合格，各项性能结果均优于用户技术要求。

4 结论

从缸筒生产过程可以得出以下结论：

(1)该20MnMo钢锭冶炼成分完全符合标准要求。

(2)该锻件锻造温度为1240～750℃，锻比为6.4。

(3)缸筒热处理正火温度为900～910℃，高温回火温度为610±5℃。

(4)采用该锻造工艺与热处理工艺生产能获得符合力学性能要求的缸筒锻件。

[1] 王祝堂. 迈向新世纪的中国铝挤压工业[J]. 中国铝业，2001(9)：9-17.

[2] 刘静安，王家欣. 大型铝合金型材及其用途[J]. 有色金属加工，2002，31(3)：30-39.

编辑 杜青泉

Research on Manufacturing Process of20MnMo Cylinder Forging of Extrusion Press

Liu Yongsheng

The key points of smelting process, forging process and heat treatment process of 20MnMo cylinder forgings of extrusion press have been introduced. Meanwhile, the forgings which satisfy the technical requirements have been produced successfully.

cylinder forging; forging process; heat treatment process

2017—04—18

TG316

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