北京5CrMnMo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。北京5CrMnMo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。
北京5CrMnMo模具钢 WHF法是一种宽砧强力压下锻造法(Wide Die Heavy Blow Forging )。WHF法用的是上、下宽平砧,大压下率,为保证坯料心部的压应力状态和足够的变形,要求砧宽比应达到 0.68~0.77,每次压下率至少为 20%。北京5CrMnMo模具钢的这种方法主要着眼于心部的大变形,其心部的变形比用普通平砧拔长要大得多,对消除钢锭内部的缩孔、疏松等缺陷十分有利。同时由于WHF法坯料变形对称,容易操作,特别适合于大型水压机锻造,目前在重机行业应用十分广泛。
①北京5CrMnMo模具钢一般工业用锻件,是指机床制造业、农用机械、农具制造和轴承工业等民用工业。②水轮发电机用锻件,像主轴和中间轴等。③北京5CrMnMo模具钢火电站用锻件,像转子、叶轮、护环主轴等。④冶金机械,像冷轧辊、热轧辊和人字齿轮轴等。⑤压力容器用锻件,像筒体、釜圈法兰和封头等。⑥船用锻件,像曲轴、尾轴、舵杆、推力轴和中间轴等。⑦锻压机械设备,像锤头、锤杆、水压机的立柱、缸体、轮轴压装机的支柱和缸体等。⑧模块锻件,主要是热模锻锤用的锻模。⑨汽车工业用锻件,像左、右转向节、前梁、车钩等,据统计在汽车中,锻压件占其质量的80%。
北京5CrMnMo模具钢碳钢和低合金钢:锻造含有薄的截面的锻件或氧化皮清除较困难时,优先选用锤、 螺旋压力机或曲柄压力机,否则可任选。不锈钢:含有薄截面的锻件,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机,否则可任选。钽合金:高温锻造时,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机。钛合金:含有薄截面的锻件,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机,否则可任选。北京5CrMnMo模具钢钨合金:高温锻造时,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机。锆合金:当毛坯有包套时,优先选用水压机(高于760℃);锻造温度低于 760℃的,可任选。
北京5CrMnMo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。北京5CrMnMo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。
北京5CrMnMo模具钢很多对力学性能与表面硬度请求高的大锻件,锻后要经粗加工,再进行调质热处理或表面淬火。在热处理时,由于温度急巨变更,将产生很大的温度应力。北京5CrMnMo模具钢对策是:1)接纳合理的热处理规范,控制加热速率与冷却历程,削减加热缺点与温度应力; 2)幸免锻件中存在紧张的冶金缺点与残存应力;3)淬火后及时回火。回火脆性系碳化物析出或磷、锡、锑、砷等有害微量元素沿晶界聚集而惹起的脆性增大的倾向。北京5CrMnMo模具钢防止回火脆性的对策是:1)削减钢中有害元素的含量; 2)削减钢中偏析; 3)幸免在回火脆性温度区热处理,适当快冷,防止有害组元富集。