35CrMo钢组织遗传消除工艺研究

2020-03-11林伟强蔡荣盛

锻压装备与制造技术 2020年1期

林伟强，蔡荣盛

（泉州轻工职业学院恒安智能工学院，福建泉州 362200）

35CrMo钢中含有较高的合金元素，分布在铁素体基体上，强化了铁素体，也提高铁素体的再结晶温度。另外，大锻件的加热速度受截面尺寸的限制，只能缓慢升温，这为片状奥氏体充分发展提供了条件，故使得35CrMo钢大锻件具有遗传倾向，即晶粒难以细化[1]。本文通过对船用长轴类大锻件的热处理工艺研究,介绍35CrMo钢锻件消除组织遗传的热处理工艺。

1 研究对象

某船用中间轴锻件如图1所示，下料重量为6t、拟采用8t的35CrMo八角钢锭锯切开料锻造，拟采用倒棱、滚圆、内凹V型砧多次分段拔长等特殊锻造工艺方法进行[1]。

图1 某船用中间轴锻造现场

船用锻件尺寸较大，锻造过程复杂，晶粒细化的程度直接影响锻件质量。本文研究船用大型锻件的锻造工艺，基于DEFORM软件进行模拟对比，最后金属金相实验验证，研究35CrMo钢的组织遗传消除工艺。

2 仿真及实验

本文所研究的中间轴的化学成分见表1[1]。

表1 35CrMo钢主要化学成分

该中间轴经镦粗、拔长等粗加工工艺后的尺寸如图2所示，可以看到中间轴尺寸较大，热处理时很难受热均匀，但作为船舶的重要零部件，其晶粒度要求不小于6级。经过粗加工热处理工艺后（热处理工艺如图3所示），进行Deform软件仿真模拟（如图4所示），可以看出锻件平均晶粒度在267μm左右。

锻件经常规正火+调质热处理（热处理工艺如图5所示[1]）后，做金相实验，检测显示晶粒度为4.0级～5.0级，如图6所示。进行Deform软件仿真模拟，结果显示平均晶粒度在255μm左右，如图7所示。

锻件采用临界区高温侧正火热处理后(热处理工艺见图8[2])，做金相实验，检测结果显示晶粒度为7级，达到使用要求，如图9所示。进行Deform软件仿真模拟，结果显示平均晶粒度在115μm左右，如图10所示。

3 分析及讨论

图2 某船用中间轴粗加工

图3 某船厂冷钢锭加热规范

图4 某船用中间轴粗加工仿真模拟

图5 正火+调质热处理工艺

研究结果表明中速（200～300℃/分）加热至Ac1～Ac3区间高温域停留，而后升温至Ac3以上奥氏体化，可消除35CrMo组织遗传现象[3]。对35CrMo钢大锻件，采用临界区高温侧正火热处理可以消除组织遗传现象，原因主要是在临界区高温侧保温，有利于粒状奥氏体形成和组织回复再结晶，正火后又可发生残余奥氏体分解以减少针状奥氏体的非自发核心，从而减弱组织遗传[3]。