锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,采用合理的锻造工艺和工艺参数,可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能:(1)厦门20合金结构钢打碎柱状晶,改善宏观偏析,把铸态组织变为锻态组织,并在合适的温度和应力条件下,焊合内部空隙,提高材料的致密度;(2) 厦门20合金结构钢铸锭经过锻造形成纤维组织,进一步通过轧制、挤压、模锻,使锻件得到合理的纤维方向分布;(3) 控制晶粒的大小和均匀度;(4) 改善第二相(例如莱氏体刚中的合金碳化物)的分布;(5) 使组织得到形变强化或形变-相变强化等。
厦门20合金结构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。厦门20合金结构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。
1)厦门20合金结构钢重量范围大。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)厦门20合金结构钢节约原材料。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。
厦门20合金结构钢钢中气体由炉料、炉气、气氛进人,当冶炼时脱氧不良,沸腾排气不充分,则钢液中气体含量过量,凝集历程中,随温度低落,气体溶解度下降而由钢液中析出,造成里面气泡。当钢锭模壁湿润、锈蚀、涂料中含有水分或挥发性物质,在注人高温钢水时产生气体向钢锭上层分泌,造成皮下气泡。 厦门20合金结构钢对策是:1)充分烘烤炉料与浇注系统; 2)冶炼时充分脱气,并接纳护卫浇注工艺; 3)高温分散、锻压焊合孔洞缺点;4)及时烧剥表面裂纹。
厦门20合金结构钢是能源消耗大户,而锻件热处理又是锻件生产中能源消耗大户,约占整个锻件生产总能耗的30%~35%。我国每吨模锻件的能耗约为1.0t标煤,与国外工业发达国家相比,存在很大差距,例如日本每吨模锻件的能耗约为0.515t标煤。厦门20合金结构钢的锻件能耗约占锻件成本的8%~10%,降低能耗不仅可以降低锻件生产成本,提高企业经济效益,而且能源问题又是关系到一个国家能否可持续发展的重要问题,甚至是关系到人类生存的全球性重大问题。所以充分利用锻造余热进行热处理,在节能降耗、提升效率等方面有着显而易见的优势,既节约能源、缩短工艺流程,又保护环境。
决定模具使用寿命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。厦门20合金结构钢模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。厦门20合金结构钢为了改善模具钢的耐磨性,就要既保持模具钢具有高的硬度,又要保证钢中碳化物或其他硬化相的组成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具,要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜,保持润滑作用,减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损,又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。