福州5CrNiMo模具钢大型锻件的传统制造方式是采用大型钢锭开坯、自由锻造成形。但随着重大装备的不断发展,对大型锻件的要求越来越高,不仅规格和截面越来越大,而且内在质量也不断提高,传统的制造方式已经难以满足要求。为了适应高端装备的需求,实现大型锻件形质兼备的目标,急需对制造方式进行变革。为此,以传统钢锭制造技术提升和新型增材制坯技术开发为代表的均质化制坯、一体化制造及模锻化成形等制造方式应运而生。福州5CrNiMo模具钢大型锻件是电力、冶金、石化、造船、矿山、航空航天、军工等装备(图1)的基础部件,其经济带动性强,涵盖面广,是装备制造业产业链上不可缺少的重要一环。大型锻件传统的制造方式是自由锻造成形,“肥头大耳”和“傻大黑粗”曾经是大型锻件的代名词。
(1)福州5CrNiMo模具钢淬透性与实际锻件的有效淬硬深度的区别。采用同一种钢、不同截面的锻件在同样奥氏体化条件下淬火,其淬透性是相同的,但是其有效淬硬深度却因锻件的形状、尺寸和冷却介质的不同而有差别。淬透性乃是钢本身所固有的特性,对于一种钢,它是确定的,可用于不同钢种之间的比较。而实际工件的有效淬硬深度,它除了取决于钢的淬透性外,还与锻件的形状、尺寸及采用的冷却介质等外界因素有关。(2)福州5CrNiMo模具钢钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念,淬硬性是指钢淬火后能达到的最高硬度,它主要取决于马氏体的含碳量。
1)福州5CrNiMo模具钢重量范围大。锻件有小到几克至大到几百吨2)比铸件质量高。锻件的力学性能比铸件好,能承受大的冲击力作用和其他重负荷,所以,凡是一些重要的、受力大的零件都采用锻件。 对于高碳化物钢而言,锻件比轧材质量好。如高速钢轧材只有经过改锻后才能满足使用要求。特别是高速钢铣刀必须进行改锻。3)重最轻。在保证设计强度的前提下,锻件比铸件的重量轻,这就减轻了机器自身的重量,对于交通工具、飞机、车辆和字宙航撩器械有重要的意义。4)福州5CrNiMo模具钢节约原材料。例如汽车上用的静重17kg的曲轴,采用轧材切削锻造时,切屑要占曲轴重量189%,而采用模锻时,切屑只占30%,还缩短机加工工时1/6。
福州5CrNiMo模具钢偏析是钢液选分结晶和钢锭凝固过程的必然结果,钢锭越大,偏析及缩孔等缺陷越严重。中国一重在用平均C含量为0.62%的459t钢锭研制支承辊时,曾在靠近冒口端的辊身部位发生断裂。经对断裂部位宏观形貌分析,发现二次缩孔严重,冒口下部的C含量竟高达1.16%,接近标准值的2倍。福州5CrNiMo模具钢为了解决这一难题,发明了钢锭二次补浇技术,使冒口下部的C含量降至0.8%左右,成功制造出5m、5.5m支承辊用超大型钢锭。
锻件的质量要求主要表现在钢的纯净性、均匀性和致密性三个方面。纯净性、均匀性和致密性的任何不完善都会影响质量而成为缺陷,缺陷越严重,对质量影响也越大,缺陷如超过限度则导致锻件质量不能满足技术条件的要求而报废,故道道工序均应严加控制。1.福州5CrNiMo模具钢化学成分分析。一般化学成分分析主要为碳、锰、硅、硫、磷及合金元素的含量。2.福州5CrNiMo模具钢力学性能试验。常用的力学性能试验为硬度、拉深、冲击和弯曲试验。3.低倍检验。硫印、酸洗、断口是常用的低倍检验项目。4.金相高倍检验。5.无损检测。通常用的有磁粉、荧光、着色、射线、涡流和超声波等方法。