一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法及工装技术

本发明专利技术涉及一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法及工装，属于闭式锻造技术领域，解决了利用现有锻造方法制备的锻件各部晶粒度均匀性差、难以满足要求的技术问题。上述方法包括：步骤1、对坯料进行开坯锻造；步骤2、开坯锻造后进行第一锻造火次加热，然后进炉补温；步骤3、组装闭式锻造工装；步骤4、将补温完毕后的坯料放在闭式锻造工装内；步骤5、坯料在闭式锻造工装内进行闭式镦粗处理；步骤6、闭式镦粗处理后直接出成品。本发明专利技术提供的闭式锻造方法与自由锻造相比，坯料降温少，应力状态好，坯料表面质量好，不易出现裂纹伤。不易出现裂纹伤。不易出现裂纹伤。

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法及工装


[0001]本专利技术涉及闭式锻造
，尤其涉及一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法及工装。

技术介绍

[0002]奥氏体不锈钢、镍基高温合金等高合金钢材料根据合金成分不同，分别具有优良的特色性能，如良好的抗腐蚀性能、高温性能、抗蠕变性能等，广泛用于电力能源、海工及航空航天领域。由于该类材料合金含量高、锻造温度区间小，锻造难度大，高温易开裂，且由于具有单一奥氏体相，无法通过热处理细化晶粒，只能通过塑性变形控制晶粒，导致晶粒度难以控制。
[0003]尤其对于大截面、小吨位的短轴类、饼类锻件，由于锭型限制，若采用拔长出成品方式，拔比小，锻件无法满足完全动态再结晶条件；若采用镦粗出成品方式，锻件各部变形不均匀，应力应变状态差距较大，各部位发生再结晶程度不同，易导致锻件各部晶粒度均匀性差，致使锻件难以满足技术条件中超声波探伤、晶粒度及机械性能指标方面的要求。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法及工装，用以解决现有锻造方法制备的锻件各部晶粒度均匀性差，致使锻件难以满足超声波探伤、晶粒度及机械性能指标方面的要求。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造工装，包括镦粗杆、镦粗外模和工作平台；
[0007]镦粗杆装配于压机活动横梁模座上，镦粗外模设于工作平台上方，镦粗外模与镦粗杆对中，以进行对中划线；
[0008]开坯锻造后的坯料置于由工作平台、镦粗外模及镦粗杆构成的坯料容纳空间内。
[0009]在一种可能的设计中，在镦粗杆下端面以及镦粗外模内表面涂覆有润滑剂。
[0010]另一方面，本专利技术还提供了一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法，采用上述的用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造工装；包括闭式镦粗过程；
[0011]闭式镦粗过程包括：利用镦粗杆向下挤压坯料，坯料在镦粗杆的下压作用下贴合在镦粗外模的内侧，继续施加大小等于压机最大载荷的压力，保压2
‑
3min，保压完毕后将坯料脱模，并进行喷水冷却，得到镦粗后坯料。
[0012]进一步地，上述用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、对坯料进行开坯锻造，锻造比大于2.5；
[0014]步骤2、坯料开坯锻造后进行第一锻造火次加热，加热温度为1100～1150℃，保温时间为1.5
‑
2h，保温后出炉，并进行除鳞和包裹石棉套，然后进炉补温；
[0015]步骤3、锻造前，将镦粗杆装配到压机活动横梁模座上，将镦粗外模摆放在工作平
台上并与镦粗杆进行对中划线，然后对镦粗外模进行预热处理；
[0016]步骤4、坯料进炉补温完毕以及镦粗外模预热完毕后，取坯料置于工作平台划线中心处，将镦粗外模套设在坯料外面，并与划线对正；
[0017]步骤5、进行上述闭式镦粗过程，闭式镦粗过程中压机最大载荷为190MN～230MN；
[0018]步骤6、闭式镦粗处理后直接出成品。
[0019]进一步地，在步骤3中，镦粗外模的预热温度为350～400℃。
[0020]进一步地，在步骤5中，以0.01～0.1S
‑1的变形速率将坯料镦粗至贴合在镦粗外模内侧。
[0021]进一步地，在步骤5中，在闭式镦粗过程前，坯料的高径比≤2.5；在闭式镦粗过程中，坯料的压下量≥40％。
[0022]进一步地，在步骤5中，以0.05S
‑1的变形速率将坯料镦粗至贴合在镦粗外模内侧。
[0023]进一步地，在步骤5中，闭式镦粗过程中的锻造火次加热温度为1100
‑
1130℃。
[0024]进一步地，在步骤5中，保压时间为2.5min。
[0025]进一步地，高合金钢锻件包括奥氏体不锈钢和镍基高温合金，奥氏体不锈钢和镍基高温合金的锻造高径比小于1.5、直径≥800mm；奥氏体不锈钢和镍基高温合金的形状为短轴类或饼类。
[0026]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0027](1)本专利技术提供的用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法主要针对奥氏体不锈钢和镍基高温合金等高合金钢；一方面，通过加热温度(开坯锻造后的第一火次锻造的加热温度为1100～1150℃，闭式镦粗的加热温度为1100～1130℃)的控制调控变形前后晶粒的长大速度，另一方面，在0.01～0.1S
‑
1闭式镦粗时的变形速率下，通过充足的变形量(锻造比大于2.5)使坯料大部分区域发生动态再结晶并存储较高的畸变能，最后通过模内全封闭高载荷压力保持的高附加能量促进静态再结晶形核及长大，使坯料完成完全的静态再结晶。通过控制温度、变形量、变形速率及高载荷压力(压机最大载荷为190MN～230MN)，使坯料内部动态再结晶、静态再结晶及晶粒长大三者达到动态平衡，实现坯料内部晶粒细化、并提高其整体的均匀性。
[0028](2)本专利技术提供的闭式镦粗出成品方法始终在闭式锻造工装的外模内部变形，与自由锻造相比，坯料降温少，应力状态好，坯料表面质量好，不易出现裂纹伤。
[0029](3)本专利技术在坯料开坯锻造后进行两锻造火次加热，第一锻造火次的加热温度为1100～1150℃(例如，1120℃，1140℃)，将第一火次锻造加热温度控制在1100～1150℃能够防止高温合金有害相析出，避免锻件各部晶粒均匀性差；闭式镦粗过程进行第二锻造火次，第二锻造火次的加热温度为1100
‑
1130℃(例如，1120℃，1125℃)，将第二火次锻造的加热温度控制在1100
‑
1130℃能够确保坯料内部产生均匀的再结晶组织。
[0030](4)本专利技术的闭式锻造工装包括镦粗杆、镦粗外模和工作平台；镦粗杆装配于压机活动横梁模座上，镦粗外模设于工作平台上方，镦粗外模与镦粗杆对中，以进行对中划线；开坯锻造后的坯料置于由工作平台、镦粗外模及镦粗杆构成的坯料容纳空间内。与现有技术相比，本专利技术采用上述闭式锻造工装能够实现改善高合金钢的性能的目的，本专利技术采用闭式锻造工装进行锻造坯料，减少了模具的投入，提高了生产效率，降低了生产成本。
[0031]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本
专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0032]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0033]图1为本专利技术的闭式锻造工装示意图；
[0034]图2为本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造工装，其特征在于，包括镦粗杆、镦粗外模和工作平台；所述镦粗杆装配于压机活动横梁模座上，所述镦粗外模设于工作平台上方，所述镦粗外模与所述镦粗杆对中并进行对中划线；开坯锻造后的坯料置于由所述工作平台、镦粗外模及镦粗杆构成的坯料容纳空间内。2.一种用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法，其特征在于，采用权利要求1所述的用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造工装；包括闭式镦粗过程；所述闭式镦粗过程包括：利用镦粗杆向下挤压坯料，坯料在镦粗杆的下压作用下贴合在镦粗外模的内侧，继续施加大小等于压机最大载荷的压力，保压2
‑
3min，保压完毕后将坯料脱模，并进行喷水冷却，得到镦粗后坯料。3.根据权利要求2所述的用于改善高合金钢锻件性能的闭式锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对坯料进行开坯锻造，锻造比大于2.5；步骤2、坯料开坯锻造后进行第一锻造火次加热，加热温度为1100～1150℃，保温时间为1.5
‑
2h，保温后出炉，并进行除鳞和包裹石棉套，然后进炉补温；步骤3、锻造前，将镦粗杆装配到压机活动横梁模座上，将镦粗外模摆放在工作平台上并与镦粗杆进行对中划线，然后对镦粗外模进行预热处理；步骤4、坯料进炉补温完毕以及镦粗外模预热完毕后，取坯料置于工作平台划线中心处，将镦粗外模套设在坯料外面，并与划线对正；步骤5、进行所述闭式镦粗过程，闭式镦粗过程中压机最大载荷为19...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志远，张建国，聂义宏，白亚冠，
申请(专利权)人：中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：