昆明方鋼根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求,合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉,可采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐;或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時(shí),應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時(shí)間,以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時(shí)變形不均勻;鍛、軋后的鋼材,尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼,在600℃以上時(shí)應(yīng)快速冷卻,以免加重帶狀組織;截面較大的鍛件,應(yīng)采取措施消除內(nèi)應(yīng)力和白點(diǎn)。昆明方鋼調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)盡可能淬火成馬氏體組織,然后回火成索氏體組織;滲碳鋼在滲碳過程中,滲層濃度梯度不宜過大,以免在滲層晶界上出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物;氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能,再經(jīng)最后精加工才能進(jìn)行氮化。
昆明方鋼大型鍛件的傳統(tǒng)制造方式是采用大型鋼錠開坯、自由鍛造成形。但隨著重大裝備的不斷發(fā)展,對大型鍛件的要求越來越高,不僅規(guī)格和截面越來越大,而且內(nèi)在質(zhì)量也不斷提高,傳統(tǒng)的制造方式已經(jīng)難以滿足要求。為了適應(yīng)高端裝備的需求,實(shí)現(xiàn)大型鍛件形質(zhì)兼?zhèn)涞哪繕?biāo),急需對制造方式進(jìn)行變革。為此,以傳統(tǒng)鋼錠制造技術(shù)提升和新型增材制坯技術(shù)開發(fā)為代表的均質(zhì)化制坯、一體化制造及模鍛化成形等制造方式應(yīng)運(yùn)而生。昆明方鋼大型鍛件是電力、冶金、石化、造船、礦山、航空航天、軍工等裝備(圖1)的基礎(chǔ)部件,其經(jīng)濟(jì)帶動性強(qiáng),涵蓋面廣,是裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上不可缺少的重要一環(huán)。大型鍛件傳統(tǒng)的制造方式是自由鍛造成形,“肥頭大耳”和“傻大黑粗”曾經(jīng)是大型鍛件的代名詞。
昆明方鋼鍛造余熱等溫正火是鍛件成形后,當(dāng)溫度高于Ar3(對亞共析鋼)時(shí)急速冷卻,冷卻到等溫溫度后保溫一段時(shí)間后空冷至室溫。 昆明方鋼鍛件成形后溫度一般在900~1000℃,急冷速度一般控制在30~42℃/min,等溫溫度一般為550~680℃(具體需根據(jù)不同材質(zhì)確定)。急冷是該工藝的關(guān)鍵工序,可通過調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)溫和風(fēng)向,保證鍛件冷卻后溫度均勻。等溫溫度根據(jù)材料種類和要求的硬度確定,一般選在珠光體轉(zhuǎn)變曲線的鼻部以縮短等溫保溫時(shí)間。鍛造余熱等溫正火多用于滲碳齒輪鋼,例如SCM420H、SCM822H、SAE8620H和20CrMnTiH等。
昆明方鋼一般是采用化學(xué)分析法或光譜分析法對鍛件的成分進(jìn)行分析測試,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,無論是化學(xué)分析還是光譜分析其分析的手段都有了進(jìn)步。昆明方鋼對于光譜分析法而言,現(xiàn)在已不單純采用看譜法和攝譜法來進(jìn)行成分分析,新出現(xiàn)的光電光譜儀不僅分析速度快,而且準(zhǔn)確性也大大地提高了,而等離子光電光譜儀的出現(xiàn)更大大地提高了分析精度,其分析精度可達(dá)10-6級,這對于分析高溫合金鍛件中的微量有害雜質(zhì)如Pb、As、Sn、Sb、Bi等是非常行之有效的方法。
昆明方鋼5CrMnMo中加入Cr、Mn、Mo元素主要是提高鋼的淬透性,尤其是共同作用時(shí),淬透性提高極大。Cr、Mn、Mo元素可固溶于鐵素體中起固溶強(qiáng)化作用,又可固溶于Fe3C中形成(Fe、Cr、Mo)3C,改善其硬度,提高鋼的耐磨性。Cr、Mn、Mo元素共同作用顯著提高鋼的回火穩(wěn)定性。昆明方鋼Mo元素可減少回火脆性和細(xì)化晶粒。由于Ni元素顯著提高鋼的淬透性、韌性與耐熱疲勞性能,所以5CrMnMo鋼與5CrNiMo鋼相比,雖然強(qiáng)度不降低,但常溫及較高溫度下的韌性和塑性卻降低很多,且淬透性和耐熱疲勞性能也稍低。 另外,5CrMnMo鋼中加入Mn、Mo元素,鋼的過熱敏感性稍大。此外,鋼中存在Cr元素使鋼產(chǎn)生一定的抗氧化性與耐蝕性。