應(yīng)用于電力、石化等領(lǐng)域中關(guān)鍵部位的大型筒體鍛件,產(chǎn)品的綜合性能至關(guān)重要。而綜合性能主要依賴于兩個(gè)方面的因素，一個(gè)是材料的化學(xué)成分，另一個(gè)是產(chǎn)品的晶粒結(jié)構(gòu)。由于在我國現(xiàn)有情況下，大型筒體件的材料基本采用國外系列鋼種，產(chǎn)品的成分不可能做很大的調(diào)整，因此，提高產(chǎn)品綜合性能的關(guān)鍵就在于如何使其具有良好的晶粒結(jié)構(gòu)。晶粒結(jié)構(gòu)包括晶粒的大小、形狀、排列和方向等。以核反應(yīng)堆壓力殼為例，韌性指標(biāo)是其綜合性能的主要體現(xiàn)。

        研究表明，晶粒結(jié)構(gòu)對于產(chǎn)品韌性指標(biāo)的影響非常明顯?？梢?，在材料成分基本確定的前提下，產(chǎn)品綜合性能的提高很大程度上依賴于晶粒結(jié)構(gòu)的改變,尤其是晶粒細(xì)化和分布均勻。因此，在大型筒體鍛件的成形制造過程中，組織性能控制，即晶粒細(xì)化和晶粒均勻化控制，成為了產(chǎn)品質(zhì)量和綜合性能控制的關(guān)鍵所在。

一.冶煉與澆鑄

        大型簡體鍛件多應(yīng)用于核電、石化等重要基礎(chǔ)行業(yè)重大裝備中的核心部件，不僅要求材料成分達(dá)標(biāo)，更要求內(nèi)部質(zhì)量過關(guān)，氣孔、夾雜、疏松和偏析等常見缺陷降低。專門針對大型筒體鍛件的空心鋼錠在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)，并在其后的幾十年間逐漸發(fā)展成熟?？招匿撳V的主要質(zhì)量特點(diǎn)在于，鋼錠壁厚較薄,內(nèi)外表面同時(shí)進(jìn)行冷卻，因此，較快的冷速可以抑止較大的偏率提高材料的均質(zhì)性，并在內(nèi)表面形成較細(xì)的晶粒,提高鑄錠內(nèi)表面質(zhì)量。

二.鍛造

        鍛造工藝的主要作用是，產(chǎn)品外觀初步成形，破碎鑄造組織，鍛合內(nèi)部孔隙性缺陷,防止內(nèi)部萌生新裂紋，同時(shí)使晶粒細(xì)化、均勻化。大型簡體鍛件的鍛造一般采用如下工藝流程:粗鍛切除水冒口—鐓 粗沖孔--芯軸拔長-—芯軸擴(kuò)孔—--精鍛成形。當(dāng)今大型筒體鍛件成形制造的趨勢主要體現(xiàn)在大型化和細(xì)觀化兩個(gè)方面。在大型化方面,大型簡體鍛件由于其應(yīng)用產(chǎn)品的不斷升級，筒體自身尺寸規(guī)格不斷的提高成為了大勢所趨，逐漸挑戰(zhàn)水壓機(jī)制造尺寸極限，因此，世界各家大型筒體鍛件生產(chǎn)商也在研發(fā)新的成形技術(shù)以適應(yīng)大外徑尺寸產(chǎn)品的需求。

三.熱處理

        熱處理的主要作用是消除鍛造應(yīng)力，降低鍛件表面硬度，提高機(jī)加工性能;調(diào)整和改善在鍛造過程中形成的過熱與粗大組織，降低鍛件內(nèi)部化學(xué)成分與金相組織的不均勻性,細(xì)化晶粒，提高產(chǎn)品綜合性能。大型簡體鍛件的熱處理工藝一般分為預(yù)備熱處理和性能熱處理。預(yù)備熱處理一般在鍛后熱處理中成主要目的是調(diào)整和細(xì)化晶粒，一般采用多次正火的方法，且正火溫度逐漸降低。

四.小結(jié)

        在上述工藝流程中,冶煉澆鑄、鍛造和熱處理均屬于熱加工范圍，即在材料再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的加工過程,因此三道工序都可以控制和改變產(chǎn)品的晶粒結(jié)構(gòu)。而對于大型鍛件而言，由于其質(zhì)量和厚度都很大，受其傳熱特性的限制，冷卻速度很難取得很大，因此，很難完全通過澆鑄和熱處理來控制其內(nèi)部晶粒結(jié)構(gòu)。采用反復(fù)奧氏體化的方法，則會延長產(chǎn)品生產(chǎn)周期，耗費(fèi)大量能源。而鍛造過程兼顧產(chǎn)品成形和晶粒細(xì)化，可以通過不同的鍛造工藝保證產(chǎn)品成形，并利用熱變形過程中各種軟化機(jī)制來細(xì)化鍛件內(nèi)部的細(xì)觀晶粒組織，是控制產(chǎn)品組織性能非常重要的手段。

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