昆明方钢根据钢种和钢的质量要求,合金结构钢的冶炼,可采用氧气顶吹转炉、平炉、电弧炉;或再加电渣重熔、真空除气。铸锭可采用连铸或模铸。钢锭应缓慢冷却或热送锻造、轧制。钢锭加热时,应力求温度均匀并有足够的保温时间,以改善偏析缺陷和避免锻、轧时变形不均匀;锻、轧后的钢材,尺寸小的、特别是含碳0.2%左右的渗碳钢,在600℃以上时应快速冷却,以免加重带状组织;截面较大的锻件,应采取措施消除内应力和白点。昆明方钢调质钢应尽可能淬火成马氏体组织,然后回火成索氏体组织;渗碳钢在渗碳过程中,渗层浓度梯度不宜过大,以免在渗层晶界上出现连续网状碳化物;氮化钢必需先经热处理得到所需的性能,再经最后精加工才能进行氮化。
昆明方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。昆明方钢大型锻件是电力、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。
昆明方钢锻造余热等温正火是锻件成形后,当温度高于Ar3(对亚共析钢)时急速冷却,冷却到等温温度后保温一段时间后空冷至室温。 昆明方钢锻件成形后温度一般在900~1000℃,急冷速度一般控制在30~42℃/min,等温温度一般为550~680℃(具体需根据不同材质确定)。急冷是该工艺的关键工序,可通过调节冷却风量、风速、风温和风向,保证锻件冷却后温度均匀。等温温度根据材料种类和要求的硬度确定,一般选在珠光体转变曲线的鼻部以缩短等温保温时间。锻造余热等温正火多用于渗碳齿轮钢,例如SCM420H、SCM822H、SAE8620H和20CrMnTiH等。
昆明方钢一般是采用化学分析法或光谱分析法对锻件的成分进行分析测试,随着科学技术的发展,无论是化学分析还是光谱分析其分析的手段都有了进步。昆明方钢对于光谱分析法而言,现在已不单纯采用看谱法和摄谱法来进行成分分析,新出现的光电光谱仪不仅分析速度快,而且准确性也大大地提高了,而等离子光电光谱仪的出现更大大地提高了分析精度,其分析精度可达10-6级,这对于分析高温合金锻件中的微量有害杂质如Pb、As、Sn、Sb、Bi等是非常行之有效的方法。
昆明方钢5CrMnMo中加入Cr、Mn、Mo元素主要是提高钢的淬透性,尤其是共同作用时,淬透性提高极大。Cr、Mn、Mo元素可固溶于铁素体中起固溶强化作用,又可固溶于Fe3C中形成(Fe、Cr、Mo)3C,改善其硬度,提高钢的耐磨性。Cr、Mn、Mo元素共同作用显著提高钢的回火稳定性。昆明方钢Mo元素可减少回火脆性和细化晶粒。由于Ni元素显著提高钢的淬透性、韧性与耐热疲劳性能,所以5CrMnMo钢与5CrNiMo钢相比,虽然强度不降低,但常温及较高温度下的韧性和塑性却降低很多,且淬透性和耐热疲劳性能也稍低。 另外,5CrMnMo钢中加入Mn、Mo元素,钢的过热敏感性稍大。此外,钢中存在Cr元素使钢产生一定的抗氧化性与耐蚀性。