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        ASTM A668 Cl.E主軸屈服強(qiáng)度不合格原因分析

        2018-03-14 06:53:49王寶亮
        大型鑄鍛件 2018年2期
        關(guān)鍵詞:鍛件鐵素體主軸

        王 爽 王寶亮

        (1.中國(guó)一重鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造分廠,黑龍江161042;2.蘇州熱工研究院有限公司,江蘇215000)

        主軸鍛件主要是用來傳遞扭矩,小容量水輪發(fā)電機(jī)一般采用整鍛實(shí)心軸,大中型的發(fā)電機(jī)一般采用整鍛空心軸,國(guó)外常用ASTM A668 Cl. E材料。一般情況下,主軸鍛件鍛后熱處理須滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),以往ASTM A668 Cl. E材質(zhì)主軸性能出現(xiàn)過波動(dòng)問題,本文針對(duì)鍛件屈服強(qiáng)度不合格殘樣及熱處理工藝執(zhí)行等進(jìn)行分析。

        1 化學(xué)成分

        ASTM A668 Cl. E材質(zhì)化學(xué)成分見表1。

        2 力學(xué)性能

        鍛件性能檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

        從表2可以看出,鍛件抗拉強(qiáng)度達(dá)到技術(shù)要求,但屈服強(qiáng)度值未達(dá)到技術(shù)要求。

        3 熱處理工藝分析

        主軸鍛件鍛后熱處理工藝如圖1所示。

        ASTM A668 Cl.E(相當(dāng)于25Mn)材質(zhì)對(duì)應(yīng)的正火溫度為880±10℃,技術(shù)要求回火溫度必須≥550℃。為提高強(qiáng)度,我們選取的正火溫度為920±10℃,比正常熱處理溫度高40℃,實(shí)際執(zhí)行時(shí)爐溫按930℃執(zhí)行,空冷時(shí)采取噴霧冷卻;回火溫度按較下限570±10℃控制,實(shí)際料溫按560℃控制。

        4 金相分析

        將拉伸殘樣進(jìn)行了金相分析,發(fā)現(xiàn)鍛件組織為鐵素體+珠光體(如圖2所示),組織分布均勻,但少許地方開始出現(xiàn)針狀鐵素體,此種組織為魏氏體前期征兆,若溫度再升高過多,會(huì)出現(xiàn)對(duì)沖擊不利的組織,同時(shí)也降低強(qiáng)度。

        5 殘樣化學(xué)成分分析

        使用直讀光譜儀對(duì)試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié)果如表3所示。

        通過分析發(fā)現(xiàn),其C、Mn含量都沒有達(dá)到內(nèi)部制定的內(nèi)控值要求,Si含量也偏低于內(nèi)控值,絕大多數(shù)殘樣碳當(dāng)量均低于內(nèi)控下限。

        表1 ASTM A668 Cl. E材質(zhì)化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)Table 1 Chemical composition of materials ASTM A668 C1.E (Mass, %)

        圖1 鍛后熱處理工藝Figure 1 Heat treatment process after forging

        圖2 金相組織照片F(xiàn)igure 2 Picture of metallographic structure

        Re/MPaRm/MPa要求試樣1試樣2試樣3試樣4試樣5試樣6試樣7試樣8≥295294292282288282282285288≥520544546527535522527532538

        6 結(jié)束語

        熱處理工藝參數(shù)調(diào)控余地小,只能從增加風(fēng)機(jī)數(shù)量、加大水量等冷卻方面著手。熱處理工藝參數(shù)合理,因此它不是引起強(qiáng)度不合格的原因。選取的正火溫度較合理,若再提高正火溫度,會(huì)出現(xiàn)大量針狀鐵素體,將大幅度降低鍛件性能。殘樣成品分析中,影響強(qiáng)度的C、Mn成分均偏低于內(nèi)控范圍,未達(dá)到目標(biāo)值,且絕大數(shù)殘樣的碳當(dāng)量低于內(nèi)控碳當(dāng)量下限,造成屈服強(qiáng)度不能達(dá)到驗(yàn)收值。在后序生產(chǎn)中,應(yīng)優(yōu)化煉鋼工藝,避免化學(xué)成分出現(xiàn)偏低。熱處理過程中,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工藝,做好過程控制,保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率。

        表3 化學(xué)成分分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)Table 3 Analysis of chemical composition (Mass, %)

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