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, %)