锻件

大型锻件

大型锻件、锻件、锻造件大型锻件属于锻件的规格体积较大的一种，是金属被施加压力，这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。经过锻造的工件质量好、密度高、使用寿命增长、生产安全大大提高了保证。锻件过程建造了精致的颗粒结构，并改进了金属的物理属性。优质锻件可以保证磁粉、UT超声波、机械性能、原材料化学成分合格。山西永鑫生锻造有限公司提供。中文名外文名生产商锻件forging 山西永鑫生锻造简介按规格分为：轴类、齿轮、车轮、筒类、模块、环形、异形件。山西永鑫生锻造可按图纸尺寸、化学成分、技术要求锻造、机加工、热处理、同步完成。出口锻件材质可咨询定制。锻件需要每片都是一致的，没有任何多孔性、多余空间、内含物或其他的瑕疵。这种方法生产的元件，强度与重量比有一个高的比率。这些元件通常被用在飞机结构中。锻件的优点有可伸展的长度、可收缩的横截面;可收缩的长度、可伸展的横截面;可改变的长度、可改变的横截面。锻件的种类有：自由锻造/手锻、热模锻/精密锻造、顶锻、滚锻和模锻。

飞机锻件按重量计算，飞机上有85%左右的的构件是锻件。飞机发动机的涡轮盘、后轴颈(空锻件心轴)、叶片、机翼的翼梁, 机身的肋筋板、轮支架、起落架的内外筒体等都是涉及飞机安全的重要锻件。飞机锻件多用高强度耐磨、耐蚀的铝合金、钛合金、镍基合金等贵重材料制造。为了节约材料和节约能源，飞机用锻件大都采用模锻或多向模锻压力机来生产。汽车锻按重量计算，汽车上有71.9%的锻件。一般的汽车由车身、车箱、发动机、前桥、后桥、车架、变速箱、传动轴、转向系统等15个部件构成汽车锻件的特点是外形复杂、重量轻、工况条件差、安全度要求高。如汽车发动机所使用的曲轴、连杆、凸轮轴、前桥所需的前梁、转向节、后桥使用的半轴、半轴套管、桥箱内的传动齿轮等等，无一不是有关汽车安全运行的保安关键锻件。

60钢锻件

60钢锻件材料名称：优质碳素结构钢牌号：60 标准：GB/T 699-1999 对应日本牌号：S58C 对应德国牌号：C60(1.0601),CK60(1.1221),Cm60(1.1223) 对应美国牌号：1060 供应：山西永鑫生锻造 ●特性及适用范围： 60号钢为亚共析钢，强度、硬度和弹性都很高，冷变形时塑性较低，切削性较差，焊接和淬透性差，水淬有产生裂纹倾向，大型制件多采用正火。60号钢用于制造轴、弹簧圈、轮轴、各种垫圈、凸轮、钢绳等受力较大、在摩擦条件下工作，要求较高强度、耐磨性和一定弹性的零件。 2模具修补领域它是唯一接合性较好之中硬度钢焊条，适用于空冷钢、铸钢：如ICD5、 7CrSiMnMoV…等等。汽车板金覆盖件模具及大型五金板金冲压模具之拉延、拉伸部位修补，也可用于硬面制作。另外在使用时也有一些需要注意的： 1. 于潮湿场地施工前，焊条先以150-200°C烘干30-50分钟。 2. 通常施以200°C以上预热，焊接后空冷，可能的话最好实施应力消除。

3. 需多层堆焊处，以CMC-E30N打底，可得到较好的焊接效果。硬度 HRC 48-52 主要成份 Cr Si Mn C 适用电流范围：直径及长度m/m 3.2*350mm 4.0*350mm 电流范围（Amp） 70-100 130-150 360号钢化学成分 ●化学成份：碳 C ：0.57～0.65 硅 Si：0.17～0.37 锰 Mn：0.50～0.80 硫 S ：≤0.035 磷 P ：≤0.035 铬 Cr：≤0.25 镍 Ni：≤0.25铜 Cu：≤0.25 4力学性能 ●力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥675(69) 屈服强度σs (MPa)：≥400(41) 伸长率δ5 (%)：≥12 断面收缩率ψ (%)：≥35 硬度：未热处理≤255HB;退火钢≤229HB 试样尺寸：试样尺寸为25mm ●热处理规范及金相组织：热处理规范：正火,810℃。 ●交货状态：以不热处理或热处理（退火、正火或高温回火）状态交货。要求热处理状态交货的应在合同中注明，未注明者按不热处理交货。

锻造毛坯工艺设计说明书

锻造毛坯工艺设计说明书课程名称：机械制造工艺设计设计题目：轴自由锻毛坯制造工艺设计设计单位：机自1103 设计人学号：设计人姓名：郑晓虎指导教师：张锁梅贾志新 2014年6月

目录 1 锻件加工余量、余块、公差的确定 (1) 锻造方式及毛坯类型的选择 (1) 锻件加工余量、余块、公差的确定 (1) 2 毛坯质量和尺寸的计算 (3) 毛坯质量的计算 (3) 毛坯尺寸的计算 (4) 3 自由毛坯变形步骤、温度和冷却 (5) 毛坯变形步骤 (5) 锻造温度 (5) 冷却方式 (6) 4 设备的选择 (6) 5 参考文献 (7)

1锻件加工余量、余块、公差的确定锻造方式及毛坯类型的选择锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定的机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。根据坯料的移动方式，锻造方式分为自由锻，模锻，闭式模锻，闭式镦锻等，本课程采用自由锻的方式。零件为阶梯轴类零件，材料选择45钢。阶梯轴零件工作时，些部位如轴颈（主要是与滑动轴承配合的轴颈）往往要承受摩擦、磨损，严重时可能发生咬死（又称抱轴）现象，使轴类零件运转精度下降，有时还需要承受多种载荷的作用。为增强阶梯轴的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。锻件加工余量、余块、公差的确定锻件图是编制锻造工艺、设计工具、指导生产和验收锻件的主要依据。它是在零件图的基础上考虑加工余量、锻造公差、锻造余块和操作用夹头等因素绘制而成的，如下图1。图1 轴的锻件图余量：为了保证零件机械加工尺寸和表面粗糙度，在零件外表面需要加工部分，留一层

7-大型锻件及其制造工艺-聂绍珉

研究生课程教学大纲课程所属类别：硕士课程编号：2080503007 课程名称：大型锻件及其制造工艺概论开课院系：机械学院塑性成形系任课教师：聂绍珉先修课程：适用学科范围：学时：24 学分：1.5 开课学期： 2 开课形式：讲授课程目的和基本要求：（200字左右）讲述大型锻件在国民经济、国防建设、特别是在装备制造中的作用和意义，国内外主要大锻件的生产水平。使学生了解大型锻件的力学基础和制造工艺过程、大型锻件在制造过程各环节中存在的主要问题、大型锻件的特殊锻造方法及其力学机理、典型大锻件的锻造工艺。要求学生对大锻件的特殊质量要求、特殊制造工艺及其存在的主要问题有基本的了解。课程主要内容及学时分配：（1000~1500字）第一章绪论介绍大型锻件的特点及基本概念、国内外大型锻件及主要工艺装备的发展水平、主要研究方向及课程内容。（2学时）第二章金属塑性加工的经典理论及现代方法应力分析；应变分析；基本方程：平衡方程、几何方程、物理方程；屈服条件及其几何表达；全量理论及增量理论；变形力学简图；金属的塑性及其影响因素、提高塑性的工艺因素；变形抗力及其影响因素；研究金属塑性变形的现代方法。（3学时）第三章现代炼钢技术电弧炉炼钢的发展概况及电弧炉的结构。碱性电炉炼钢工艺过程：炉料及其准备，熔化期，氧化期，还原期，出钢。大锻件用钢的炉外精炼：钢包吹氩法，钢液的真空处理，炉外精炼的基本手段（LD法、LL法、TD 法、RH法、DH法）。大锻件用钢钢包精炼的主要工艺：ASEA-SKF法及Finkl—Mohr法，LF和LFV法，VOD法，V AD法，AOD法。钢包喷射冶金法：TN法，SL法，CAB法。电渣重熔法—ESR。（4学时）第四章大型锻件用钢锭及铸锭技术大型钢锭的类型：普通钢锭，短粗型钢锭，短冒口钢锭，细长型钢锭，空心钢锭，多锥度钢锭，电渣重熔钢锭。铸锭工艺：

50钢锻件

50钢锻件材料名称：50统一数字代号：U20502 执行标准GB/T 699-1988 机械加工： (一)轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 (二)轴类零件的材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 50钢锻件是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。未淬火表面硬度为28-32HRC 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 50号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，50号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥50号钢优越的

锻件检验标准

陕西博菲特流体控制装备制造有限公司作业规定文件名称：锻造检验作业规定文件编号：版次：发行日期：受控状态：分发号：核准：审查：编制：

一、目的：为确保锻件毛坯进厂检验时有据可依，规范锻件检验流程，提高对锻件的检验水平，特制定本标准一、范围所有的锻打件产品(含毛坯、半成品、成品) 二、权责 (一)本标准由技术部制订、更改、规范 (二)质检部负责本标准的实施，供应部、生产部及其它相关部门协助执行三、内容 (一)外观及常见缺陷检验项目 1、裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。 2、折叠折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。 3、大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 4、晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 5、冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 6、龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。 7、飞边裂纹飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。 8、分模面裂纹分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 9、穿流穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。

钢材锻造

钢材锻造工艺锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压。锻造是机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于坯料金属的再结晶温度上加工。有时还将处于加热状态，但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。不过这种划分在生产中并不完全统一。钢的再结晶温度约为460℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻。锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。坯料在压力下产生的变形基本不受外部限制的称自由锻，也称开式锻造；其他锻造方法的坯料变形都受到模具的限制，称为闭模式锻造。成形轧制、辊锻、辗扩等的成形工具与坯料之间有相对的旋转运动，对坯料进行逐点、渐近的加压和成形，故又称为旋转锻造。锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好，形状和尺寸准确，表面质量好，便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件，不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。铸锭仅用于大型锻件。铸锭是铸态组织，有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形，将柱状晶破碎为细晶粒，将疏松压实，才能获得优良的金属组织和机械性能。经压制和烧结成的粉末冶金预制坯，在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。锻件粉末接近于一般模锻件的密度，具有良好的机械性能，并且精度高，可减少后续的切削加工。粉末锻件内部组织均匀，没有偏析，可用于制造小型齿轮等工件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格，在生产中的应用受到一定限制。

CrMo钢锻件热处理工艺

42C r M o钢锻件热处理工艺 (总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除

42CrMo钢锻件，锻后要求进行调质处理。因其截面尺寸相差悬殊，水淬开裂倾向较大，油淬后大截面部位的淬火硬度又偏低，金相组织与力学性能不合格的情况时有发生，直接影响了曲轴疲劳强度及整机使用寿命。 1、淬火工艺 2、淬火880℃，水冷、油冷 3、调质硬度调质以后的硬度大概在HRC32-36之间, 150C回火--55HRC 200C回火--53HRC [5][6] 300C回火--51HRC 400C回火-- 43HRC 500C回火--34HRC 550C回火--32HRC 600C回火--28HRC 650C回火--24HRC 4、具有高强度和高屈服点，综合力学性能比40Cr要好。冷变形塑性和切削性均属中等，过热敏感性小，但有回火脆性倾向及白点敏感性。一般在调质状态下使用 5、采用水溶性淬火介质淬火工艺。为保证淬火液的正常使用，须对淬火液温度进行严格的控制。淬火介质的逆溶点为70℃，最佳使用温度为(30～ 60)℃。将淬火液温度必须始终控制在工艺要求的范围内(见图4)。 6、工艺的确定及生产应用根据有关资料，我们用正交试验方法对连杆热处理工艺参数进行了优选，确定出比较适宜的介质浓度为8—20浓度为12%（可根据工件的大小、厚薄调整

浓度在8～12），并在此基础上，经过补充试验确结果表明，连杆与曲轴的淬火硬度均达到或超过了45HRC，与原来用油淬工艺相比，淬火硬度提高(5～10)HRC。金相检查表明，回火后的组织状态较油淬有明显的改善，故在强度相同的情况下，冲击韧度比油淬有了大幅度提高，由原来用油淬的80～100J/cm2提高到平均120J／cm2以上，力学性能与硬度的一次交检合格率分别达到100％和95％。不仅淬火效果好，产品合格率高，而且淬火时无烟气，改善了生产环境。对解决42CrMo等合金钢锻件“水淬开裂，油淬不硬”问题效果显着，并且，使用浓度低，粘度小，淬火时带出量少，消耗费用仅为油淬的50%一60%，可大大减少生产费用及不良品的损失费用。 7、42CrMo钢的调质处理主要事项 ①工件从加热炉转移到冷却槽速度缓慢，工件入水的温度已降到低于Ar3 临界点，产生部分分解，工件得到不完全淬火组织，达不到硬度要求。所以小零件冷却液要讲究速度，大工件予冷要掌握时间。 ②②工件装炉量要合理，以1~2层为宜，工件相互重叠造成加热不均匀，导致硬度不匀。 ③工件入水排列应保持一定距离，过密使工件近处蒸气膜破裂受阻，造成工件接近面硬度偏低。 ④开炉淬火，不能一口气淬完，应视炉温下降程度，中途闭炉重新升温，以便前后工件淬后硬度一致。 ⑤要注意冷却液的温度，冷却液不能有油污、泥浆等杂质，不然，会出现硬度不足或不均匀现象。 ⑥未经加工毛坯调质，硬度不会均匀，如要得到好的调质质量，毛坯应粗车，棒料要锻打。 ⑦严把质量关，淬火后硬度偏低1~3个单位，可以调整回火温度来达到硬度要求。但淬火后工件硬度过低，有的甚至只有HRC25~35，必须重新淬火，绝不能只施以中温或低温回火以达到图纸要求完事，不然，失去了调质的意义，并有可能产生严重的后果。 8、铬（Cr）：在钢中铁和碳形成碳化物，并能部分溶入固溶体中，并有改善高温性能的作用，能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬

锻造基本知识

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。 1.变形温度钢的开始再结晶温度约为727℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻，在室温下进行锻造的称为冷锻。用于大多数行业的锻件都是热锻，温锻和冷锻主要用于汽车、通用机械等零件的锻造，温锻和冷锻可以有效的节材。 2.锻造类别上面提到，根据锻造温度，可以分为热锻、温锻和冷锻。根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。 1）自由锻。指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力,使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。采用自由锻方法生产的锻件称为自由锻件。自由锻都是以生产批量不大的锻件为主，采用锻锤、液压机等锻造设备对坯料进行成形加工，获得合格锻件。自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。自由锻采取的都是热锻方式。 2）模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻．金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，模锻一般用于生产重量不大、批量较大的零件。模锻可分为热模锻、温锻和冷锻。温锻和冷锻是模锻的未来发展方向，也代表了锻造技术水平的高低。按照材料分，模锻还可分为黑色金属模锻、有色金属模锻和粉末制品成形。顾名思义，就是材料分别是碳钢等黑色金属、铜铝等有色金属和粉末冶金材料。挤压应归属于模锻，可以分为重金属挤压和轻金属挤压。闭式模锻和闭式镦锻属于模锻的两种先进工艺，由于没有飞边，材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。

大锻件锻造方法简介

大锻件锻造方法简介 1．钢锭的结构特点 1.1钢的冶炼和浇注大型钢锭用钢的冶炼一般在碱性电炉中进行。通过电炉冶炼，获得所需要的化学成分，控制好S、P等杂质含量。对于重要的锻件，钢水还要经过精炼。精炼多在精炼炉中进行，精炼的主要任务是微调化学成分和真空除气，还可以调整钢水的温度。钢锭的浇注有上注法和下注法两种，大型钢锭以上注法为多。对于重要的锻件，在钢锭浇注时往往有特殊的要求，如真空浇注、真空碳脱氧等等。在精炼炉中真空，和在浇注时真空，都需要有专门的，巨大的真空系统。真空的目的是尽可能排除钢中所含的氢、氧等有害气体。提高钢的纯净度，并为缩短锻件第一热处理周期创造条件。 1.2大型钢锭的宏观组织：钢锭内部的组织结构，主要取决于钢锭浇注时钢水过冷与传热条件。锭身表面层冷却速度快，为细小的等轴晶；锭身中间带为柱状晶，距中心愈近晶粒愈粗大；锭心区为粗大等轴晶，晶间夹杂较多，组织较疏松。钢锭底部：冷却速度快晶粒细，但该区在钢锭凝固过程中形成一锥形沉积堆，含有大量夹杂物。冒口：钢水因有保温帽保温，冷却速度最慢。该区组织结构极松，存在有收缩孔、收缩疏松等大量缺陷。因此在大锻件的订货技术条件中往往规定水冒口的最小切除量。在锻造工艺中也要确定水冒口的实际切除量。 1.3大型钢锭内部的主要缺陷：大型钢锭的主要缺陷是偏析、气体、夹杂和疏松。它们是冶金过程中固有的缺陷，只能减少，不能消除。偏析：指的是结晶过程造成钢锭的不同部位的化学成分不一样。气体：在熔炼过程中钢水大量地吸收氢（还有氮）。当钢中的氢含量超过一定值时，锻造后冷却时就可能产生白点而使锻件报废。比如国外某公司在核岛锻件订购技术条件中规定钢包分析氢含量不得超过0.8ppm(1ppm=百万分之一)。含氢量高的钢锭在锻成锻件后，要在锻后热处理中花费大量的时间来扩散氢气以避免白点。夹杂：夹杂的来源有来自熔炼过程和脱氧产物的，也有来自出钢槽、盛钢桶等外来夹杂。缩孔和疏松：液态钢和固态钢，都随温度降低而发生体积收缩；从液态变为固态时，也有体积收缩。钢液在锭模（或砂型）中凝固时，先凝固成与注入钢液差不多高的外壳，中间随着凝固收缩就会向下凹下去。于是在头部形成大的空洞，即开放缩孔。如果上部比下

2011CB012900-G新型能源装备中大型锻件均质化热制造的科学基础

2011CB012900-G新型能源装备中大型锻件均质化热制造的科学基础项目名称: 新型能源装备中大型锻件均质化热制造的科学基础首席科学家: 李建国上海交通大学起止年限: 2011.11-2016.8 依托部门: 上海市科委一、关键科学问题及研究内容主要研究内容 1. 针对科学问题一“大型铸锭多包调控浇注原理与多尺度组织形成规律”，开展以下研究: 1)多包合浇大型铸锭过程中高温熔体的多域流动行为及其表征:研究中间包、铸锭和两相区内高温熔体的流动行为，流速和流向的时间、空间特征和宏、微观关系及其与宏观物理量的相关性; 2)多相熔体多域流动的质、能传递及其调控方法:研究多域流动对溶质场、温度场和异质相传递的影响，质、能传递,流动行为,宏观物理量间的相关性，多包成分和浇速协调的协调关系; 3)铸锭晶粒组织的时间、空间特征和宏、微观关系:研究铸锭晶粒尺寸、形态的空间分布特征，区域晶粒组织的形成和区域间的制约关系，微区生长条件对晶粒宏观形貌的影响; 4)脉冲外场作用下大型铸锭晶粒的等轴化条件和机理:研究脉冲电流作用下表面和型壁初生晶粒的运动方向和速度，初生晶粒对抑制柱状晶生长的作用和条件以及脉冲电流的作用方式;

5)大型铸锭的异质强化形核机制:研究合金中的微量元素对异质相形态和尺度的影响，异质相种类、形貌和尺度及其强化异质形核的过冷度特征，促进异质相行核的工艺条件。 2. 针对科学问题二“大型钢锭热锻成形的缺陷与组织演化理论”，开展以下研究: 1)大型锻件开坯过程内部空洞型缺陷的演变规律与消除:研究大型铸锭内部缺陷的分布规律和形貌特征，考虑变形主方向发生变化的镦粗和拔长过程，建立缩孔缩松型缺陷体积随宏观力学量场变化的代表体元模型和压实判据。研究夹层、异金属、二次相等内生夹杂物在不同锻造工艺条件下的变化过程、不同缺陷处局部应力分布规律和缺陷形貌的变化规律，揭示导致宏观缺陷产生的因素和条件; 2)大型锻件热成形微观组织的演变规律、数学建模与均质化控制:研究大型锻件典型用钢在加热和变形过程中的微观组织演变规律和唯象数学模型。针对多次压下的自由锻过程，研究以位错密度与变形和再结晶关系为线索的“变形—回复—动态再结晶—亚动态再结晶和静态再结晶”微观组织演变的元胞自动机模拟方法，结合物理实验，揭示大型锻件所特有的粗大晶粒组织与粗大晶界的产生条件与变化规律，掌握温度与变形量对组织均匀性和力学性能的影响规律及作用效果，提出避免和消除“混晶”及织构大晶粒的技术手段; 3)大型锻件成形过程热开裂机理与预测:研究夹杂与基体的性能差异导致夹杂性裂纹和微观裂纹扩展的条件，塑性变形路径和应力状态对夹杂性缺陷变化和脱落的影响规律。研究典型大锻件材料的热开裂临界应变与温度和变形速度的关系和复杂变形状态下材料热开裂的损伤判据。分析热开裂条件与宏观变形和锻造工艺参数的关系，针对镦粗、拔长、滚圆等自由锻工艺，提出避免或减少热开裂的锻造工艺参数范围;

大锻件第4部分锻造用钢锭及铸锭技术

第四部分锻造用钢锭及铸锭技术一、大型钢锭的组织结构及类型 1．大型钢锭的组织结构

z 激冷层：锭身表面的细小等轴晶区。厚度仅6~8mm ；因过冷度较大，凝固速度快，无偏析；有夹渣、气孔等缺陷。 z 柱状晶区：位于激冷层内侧；由径向呈细长的柱状晶粒组成；由于树枝状晶沿温度梯度最大的方向生长，该方向恰为径向，因此形成了柱状晶区；其凝固速度较快，偏析较轻，夹杂物较少；厚度约50~120mm 。 z 分枝树枝晶区：从柱状晶区向内生长；主轴方向偏离柱状晶，倾斜，并出现二次以上分枝；温差较小，固液两相区大，合金元素及杂质浓度较大。 z A 偏析区：枝状晶间存在残液，比锭内未凝固的钢液密度小，向上流动，形成A 偏析；在偏析区合金元素和杂质富集，存在较多的硫化物，易产生偏析裂纹。 z 等轴晶区：位于中心部位；温差很小，同时结晶，成等轴晶区。钢液粘稠，固相彼此搭桥，残液下流形成V 偏析，疏松增多。 z 沉积锥区：位于等轴晶区的底端；由顶面下落的结晶雨、熔断的枝状晶形成的自由晶组成，显示负偏析；等轴的自由晶上附着大量夹杂物，其组织疏松，且夹杂浓度很大；应切除。 z 冒口区：最后凝固的顶部；因钢液的选择性结晶，使后凝固的部分含有大量的低熔点物质，最后富集于上部中心区，其磷、硫类夹杂物多；若冒口保温不良，顶部先凝固，因无法补缩形成缩孔；质量最差，应予切除。 2．大型钢锭的类型 z 普通钢锭高径比：=+d D H 2 1.8~2.5；通常，10吨以下的钢锭：2.1~2.3，10吨以上的钢锭：1.5~2；

锥度：=%100-D H d 3~4% ；横断面为8棱角形。大钢锭为16，24，32棱角。 z 短粗型钢锭高径比： 0.5~2；锥度： 8~12%。高宽比减小，锥度加大有利于钢锭实现自下而上顺序凝固，易于钢水补缩，中心较密实；有利于夹杂上浮，气体外溢，减少偏析；锭身较短，钢水压力小，侧表面不易产生裂纹；锥度大，易脱模；可增加拔长锻比。 z 短冒口钢锭对于中、低碳钢，中、低合金结构钢的大型空心锻件，可使用普通锭模，但采用短冒口，以减少冒口钢水。 z 细长型钢锭高径比：大于3.5；锥度：5~8%；用于不需镦粗的轴类件，可减少火次，钢锭利用率达70~75%。 z 空心钢锭用于锻造大型筒类、环类等空心锻件，对于容器制造具有重要意义；在钢锭模内置入薄壁钢管，浇铸后形成空腔；可显著提高钢锭利用率，大幅减少火次；

钢锻件产品安全注册管理办法

REV.3 压力容器用钢锻件产品安全注册管理办法全国锅炉压力容器标准化技术委员会 2005年12月

目次 1 总则与适用范围 (3) 2 工作程序 (3) 3 换证 (5) 4 监督管理 (6) 5 注册产品的扩容 (7) 6 异议申诉 (7) 附录A：压力容器用钢锻件生产企业质量保证体系的基本要求 (8) A.1 质量保证手册的基本要求 (8) A.2 质量保证机构人员的基本要求 (8) 附录B：压力容器用钢锻件生产企业必须具备的基本条件 (9) 附录C：申请安全注册钢锻件的产量要求 (10)

前言根据JB4726～4728—2000《压力容器用钢锻件》标准的规定，压力容器用钢锻件应进行安全注册。为规范压力容器用钢锻件安全注册工作，于2001年6月制定了《压力容器用钢锻件产品安全注册管理办法》（试行），经过5家单位安全注册工作的实践总结，对该办法于2002年12月进行了第一次修订，形成了《压力容器用钢锻件产品安全注册管理办法》。全国锅炉压力容器标准化技术委员会成立后，由于工作安排有所调整，该注册工作将由全国锅炉压力容器标准化技术委员会直接负责完成，我委员会原制造分会将不再负责压力容器用钢锻件产品安全注册工作，为适应新时期压力容器用钢锻件产品安全注册工作的需要，对本办法进行了第二次修订。在全国锅炉压力容器标准化技术委员会具体负责该项注册工作后，经过对20家厂家安全注册工作的总结，针对目前锻件生产的实际情况，对本办法进行了第三次修订，主要对注册厂家应具备的设备条件等进行了修订。现版本为第三次修订版。

压力容器用钢锻件产品安全注册管理办法 1 总则与适用范围 1.1 总则为加强压力容器用钢锻件产品的质量监督检查，确保压力容器及其钢锻件的产品质量，根据《压力容器安全技术监察规程》和强制性行业标准JB 4726～4728—2000《压力容器用钢锻件》，制定本《办法》。 1.2 适用范围本《办法》适用于压力容器用碳素钢和低合金钢锻件生产制造厂、低温压力容器用低合金钢锻件生产制造厂和压力容器用不锈钢锻件生产制造厂的产品安全注册。 1.3 安全注册单元压力容器用碳素钢和低合金钢锻件、低温压力容器用低合金钢锻件和压力容器用不锈钢锻件共八个安全注册单元。各注册单元与其对应钢号见下表： 2工作程序压力容器钢锻件产品的安全注册工作程序包括申请、受理、产品检测、审查、批准和发证。 2.1 申请 2.1.1申请产品安全注册的企业必须具备以下基本条件： a) 持有工商行政管理部门核发的营业执照； b) 具备有效的质量管理和保证体系，并具有相应有效的质量管理体系证书(详见附录A)； c) 拥有适合压力容器钢锻件产品生产和管理所必需的技术力量； d) 具备能够保证其压力容器钢锻件产品质量的生产设备、工艺装备和计量检验测试手段及场地等；(详见附录B) e) 其压力容器钢锻件产品必须满足强制性行业标准JB 4726～4728—2000《压力容器用钢锻件》的要求； f) 其压力容器钢锻件产品必须具备有效的技术文件和图样； g) 其压力容器钢锻件产品必须具有一定的使用业绩;

大型锻件制造技术的新进展

大型锻件制造技术的新进展 1.前言大锻件是电力、冶金、石化、船舶等重大技术装备和重型机器中的关键件和基础构件。其生产数量与质量对国民经济的发展有重要的影响，因而大锻件制造的科学技术水平、生产能力、技术经济指标，往往成为衡量一个国家工业发展水平和综合国力的重要标志，早在1962到1968年，中国有3台120MN级锻造水压机投产运行，生产制造了一批重型机器的大锻件，后来由于种种原因，经历了长时间的低谷徘徊、结构调整，直到“十五”末呈现出强劲的发展态势。从2007到2009年一重的150MN、二重的160MN和上重的165MN锻造液压机相继投入应用，中信重机的185MN 锻造液压机将在2010年建造完成，还有一些企业在建的万吨级锻造压机陆续建成，标志着中国自由锻造液压机的等级和数量，已经跃居世界前茅（如表1）。此外，国内大锻件市场需求急剧增加，比如1000MW核电，1000MW超超临界火电，700MW水电，大型高铬钢轧辊，远洋巨轮的大型组合曲轴，重型压力容器等高端大锻件出现供不应求的局面。这些大锻件具有尺寸超大型化、结构一体化、形状复杂化的新特点，并且新材料新钢种大量使用、质量和性能要求更严更高，制造难度大大增加，然而，我们现有的大锻件制造技术水平与国外先进企业差距明显，远不能适应市场需求，于是这些高端大锻件产品还主要依赖从国外进口。“受制于人”成为制约我国重大工程建设和重大装备制造发展的瓶颈。鉴于上述情况，我国大锻件行业重点企业和高校、研究院所在国家产业政策及科技计划支持下，先后承担了“大型铸锻件制造关键技术与装备研制”十一五国家科技支撑重点项目、“核电关键设备超大型锻件研制”国家重大专项课题、“大型锻件制造工艺与组织性能控制技术”国家科技重大专项课题，并积极开展厂校合作，联合攻关，取得了显著进展。到目前为止，“二代加”核岛主设备全部锻件实现顺利生产，“三代”核电AP1000核岛锻件全部研制成功，700MW级水电机组锻件实现批量生产，1000MW级火电超超临界机组重要锻件研制成功，还有一些关键大锻件试制完成，实现了核电等高端大锻件国产化。通过几年来电站大锻件科研攻关，建设发展了中国一重集团公司、二重集团公司和上重公司三大国内核电大锻件制造基地。清华大学、燕山大学和太原科技大学等国内大锻件技术研发基地的实力和科技水平得到显著提升，并且形成了以中国一重、二重等龙头企业为核心的大锻件产、学、研联盟。 2.大锻件制造技术的最新研究进展及重要应用 2.1 研究工作新进展大锻件制造是集材料、冶炼、锻造、热处理为一体的高技术产品。生产质量受钢锭原始组织结构，材料热变形特性，再结晶行为，锻造火次，变形方式，锻压工艺参数，以及设备技术特性、工辅具结构和操作方法等众多因素的共同影响。近年来关于大锻件制造技术的研究工作，主要涵盖了其基础共性技术、锻造成形技术、质量控制技术，取得的最新进展如下：（1）600吨级特大型钢锭的制造技术中国一重、二重先后开展了冶炼工艺、多炉合浇、钢水成分、温度、浇

大型锻件锻造工艺过程

大锻件一般应用在大型机械的关键部位，由于工作环境恶劣，受力复杂多变，因此，在生产过程中对大型锻件的质量要求很高。大锻件由钢锭直接锻造成形，生产大型锻件时，即使采用最先进的冶金技术，钢锭内部也不可避免存在微裂纹、疏松、缩孔、偏析等缺陷，严重影响锻件的质量，为了消除这些缺陷，提高锻件质量，就必须改进锻造工艺，选用合理的锻造工艺参数。大锻件锻造不仅要满足所需零件形状和尺寸，而且重要的是破碎铸态组织、细化晶粒、均匀组织、锻合缩孔、气孔和缩松等缺陷，提高锻件内部质量。钢锭尺寸愈大，钢锭中的缺陷也愈严重，锻造改善缺陷愈困难，进而增加了锻造难度。在锻造过程中，镦粗和拔长是最基本的工序，也是不可缺少的工序，对于具有特殊外形的锻件来说，胎模锻造也较为常用。一、镦粗工艺在大型锻件的自由锻生产中，镦粗是一个非常主要的变形工序。镦粗工艺参数的合理选择，对大锻件的质量起着决定性的作用。反复的镦拔不但可以提高坯料的锻造比，同时也可以破碎合金钢中的碳化物，达到均匀分布的目的；还可以提高锻件的横向力学性能，减小力学性能的异向性。大型饼类锻件和宽板锻件都是以镦粗为主要变形，且镦粗的变形量很大，但是目前该类锻件的超声波探伤废品率很高，主要因为内部出现了横向内裂层缺陷，然而现行的工艺理论对此不能解释。为此，从90年代开始，中国学者经过长时间的认真研究，从主变形区以及被动变形区理论出发，对镦粗理论进行深入研究。提出了平板镦粗时刚塑性力学模型的拉应力理论以及静水应力力学模型的切应力理论，与此同时还进行了大量的定性物理模拟实验，并利用广义滑移线法和力学分块法来求解分析工件内部的应力状态，大量数据证明了该理论的合理性和正确性，揭示了利用普通平板镦粗圆柱体时其内部应力的分布规律，进而提出了锥形板镦粗新工艺，建立了方柱体镦粗的刚塑性力学模型。二、拔长工艺拔长是大型轴类锻件锻造过程中必须的一道工序，也是影响锻件质量的主要工序，通过拔长工序使坯料截面积减小，长度增加，同时也起到打碎粗晶、锻合内部疏松与孔洞、细化铸态组织等作用，从而获得均质致密的高质量锻件。在研究平砧拔长工艺的同时，人们逐步开始认识到大锻件内部的应力、应变状态对锻合内部缺陷的重要性，从普通的上下平砧拔长，发展到上平砧下V 型砧拔长以及上下V 型砧拔长，再到后来通过改变拔长砧形和工艺条件，又提出了WHF锻造法、KD锻造法、FM锻造法、JTS锻造法、FML锻造法、TER 锻造法、SUF锻造法以及新FM锻造法，这些方法都己经应用于大锻件生产，并且取得较好的效果。 1. WHF锻造法是一种宽平砧强力压下的锻造方法，其锻造原理是利用上、下宽平砧，并且采用大的压下率，锻造时的心部大变形有利于消除钢锭内部缺陷，广泛应用于大型水压机锻造中。 2. KD锻造法是在WHF 锻造方法基础上研发出来的，其原理是利用钢锭在长时间的高温条件下有足够的塑性，能在有限的设备上，用宽砧大压下率进行锻造，采用上、下V 型宽砧锻造有利于锻件表面金属塑性的提高，增加心部的三向压应力状态，进而有效地锻合钢锭内部缺陷。 3. FM锻造法是利用上平砧，下平台锻造时的非对称变形，以及下平台对锻件变形的摩擦阻力作用，使锻件从上到下逐渐变形，以便使拉应力转移到坯料与平台的接触面上，中心部位的静水压应力得到了增加，进而改善了变形体内的应力状态。 4. JTS 锻造法是锻前将钢锭加热到高温，然后使表面快速冷却，钢锭表面进而就形成一层硬壳，心部仍然处于高温状态，这层硬壳对坯料的变形起到固定作用，使变形主要集中在锻

钢锻件UT工艺

连云港善后河船闸三角钢闸门拉杆钢锻件超声波探伤工艺规程 1.总则本工艺规程依据连云港善后河船闸三角钢闸门招标技术文件要求，特制定如下左、右旋拉杆钢锻件超声波探伤工艺规程。 2．适用范围本工艺规程适用于连云港善后河船闸三角钢闸门用材料45#锻钢、拉杆轴孔部位厚度220㎜及拉杆轴部位Ф200㎜内部缺陷的超声波探伤。图号：1-07037-SHHSNG-YS-JJ-2-14。 3．应用标准及规范 3.1 DL/T5018—2004《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》。 3.2 GB/T6402-2008《钢锻件超声检测方法》。 3.3GB/T9445-2008《无损检测人员资格鉴定与认证》。 3.4 JB/T4009《接触式超声纵波直射探伤方法》。 3.5 JB/T9214《 A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法》。 3.6 JB/T 10061-1999 《 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》。 3.7 GB/T 15481 4．探伤人员要求从事无损探伤检测工作人员应具备水利水电糸统无损检测人员技术资格鉴定工作委员会认证的取得鉴定资格人员担任。现场操作人员应有I级资格以上人员担任。出具检测报告由Ⅱ级以上人员担任。 5．探伤设备要求及选定设备 5.1进行无损检测的各种设备须经相应的检验规程检验合格后方能投入探伤。其中超声波探伤仪器应符合JB/T 10061-1999《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》、JB/T4009《接触式超声纵波直射探伤方法》及JB/T9214《 A 型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法》并达到GB/T6402-2008《钢锻件超声检测方法》。

锻件用钢化学成分

锻件用钢化学成分（熔炼分析）应符合的规定 JB4726-2000 钢号化学成分% C Si Mn Mo Cr V Nb P S Ni Cu ≤ 20#0.17~0.230.17~0.370.60~1.00—≤0.25——0.0300.0200.250.25 16Mn0.13~0.190.20~0.60 1.20~1.60—≤0.30——0.0300.0200.300.25 35#0.32~0.380.17~0.370.50~0.80—≤0.25——0.0300.0200.250.25 15CrMo0.12~0.180.10~0.600.30~0.800.45~0.650.80~1.25——0.0300.0200.300.25 35CrMo0.32~0.380.17~0.370.40~0.700.15~0.250.80~1.10——0.0300.0200.300.25 1Cr5Mo≤0.15≤0.50≤0.600.45~0.65 4.00~6.00——0.0300.0200.500.25 20MnMo0.17~0.230.17~0.37 1.10~1.400.20~0.35≤0.30——0.0250.0150.300.25 20MnMoNb0.17~0.230.17~0.37 1.30~1.600.45~0.65≤0.30—0.025~ 0.050 0.0250.0150.300.25 14Cr1Mo0.11~0.170.50~0.800.30~0.800.45~0.65 1.15~1.50——0.0250.0150.300.25 12Cr1MoV0.09~0.150.17~0.370.40~0.700.25~0.350.90~1.200.15~0.30—0.0300.0200.300.25 12Cr2Mo1≤0.15≤0.500.30~0.600.90~1.10 2.00~2.50——0.0250.0150.300.25注：对真空碳脱氧钢，允许Si含量小于或等于0.12% 钢号公称厚度 mm 热处理状态回火温度 ℃≥ 拉伸试验冲击试验硬度 ób MPa ós MPaδ5%试验温度A KV J HB ≥℃≥ 20#≤200N—390-540215242034106~159 16Mn≤300N，N+T600450~60027520031121~178 35# ≤100N—510~670265182024136~200 >100~300N，N+T590490~640245182024130~190 15CrMo ≤300N+T Q+T 620 440~610275202034118~180 >300~500430~600255202034115~178 35CrMo ≤300 Q+T580 620~790440152034185~235 >300~500610~780430152034180~223 1Cr5Mo≤500N+T Q+T 680590~760390182034174~229 20MnMo ≤300 Q+T600 530~70037018034156~208 >300~500510~68035018034136~201 >500~700490~66033018034130~196 20MnMoNb ≤300 Q+T630 620~79047016034185~235 >300~500610~78046016034180~233 14Cr1Mo ≤300N+T Q+T 620 490~660290192041130~196 >300~500480~650280192041128~193 12Cr1MoV ≤300N+T Q+T 680 440~610255192034118~180 >300~500430~600245192034115~178 注：1、根据需方要求，20钢锻件20℃冲击改作0℃冲击，冲击功A KV≥27J 2、当附加保证模拟焊后热处理试样的力学性能时，回火温度可另行规定注：N——正火Q——淬火T——回火A——退火S——固溶

锻件