35CrMo鋼組織遺傳消除工藝研究

林偉強(qiáng)，蔡榮盛

（泉州輕工職業(yè)學(xué)院 恒安智能工學(xué)院，福建 泉州 362200）

35CrMo鋼中含有較高的合金元素，分布在鐵素體基體上，強(qiáng)化了鐵素體，也提高鐵素體的再結(jié)晶溫度。另外，大鍛件的加熱速度受截面尺寸的限制，只能緩慢升溫，這為片狀?yuàn)W氏體充分發(fā)展提供了條件，故使得35CrMo鋼大鍛件具有遺傳傾向，即晶粒難以細(xì)化[1]。本文通過對(duì)船用長軸類大鍛件的熱處理工藝研究,介紹35CrMo鋼鍛件消除組織遺傳的熱處理工藝。

1 研究對(duì)象

某船用中間軸鍛件如圖1所示，下料重量為6t、擬采用8t的35CrMo八角鋼錠鋸切開料鍛造，擬采用倒棱、滾圓、內(nèi)凹V型砧多次分段拔長等特殊鍛造工藝方法進(jìn)行[1]。

圖1 某船用中間軸鍛造現(xiàn)場

船用鍛件尺寸較大，鍛造過程復(fù)雜，晶粒細(xì)化的程度直接影響鍛件質(zhì)量。本文研究船用大型鍛件的鍛造工藝，基于DEFORM軟件進(jìn)行模擬對(duì)比，最后金屬金相實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究35CrMo鋼的組織遺傳消除工藝。

2 仿真及實(shí)驗(yàn)

本文所研究的中間軸的化學(xué)成分見表1[1]。

表1 35CrMo鋼主要化學(xué)成分

該中間軸經(jīng)鐓粗、拔長等粗加工工藝后的尺寸如圖2所示，可以看到中間軸尺寸較大，熱處理時(shí)很難受熱均勻，但作為船舶的重要零部件，其晶粒度要求不小于6級(jí)。經(jīng)過粗加工熱處理工藝后（熱處理工藝如圖3所示），進(jìn)行Deform軟件仿真模擬（如圖4所示），可以看出鍛件平均晶粒度在267μm左右。

鍛件經(jīng)常規(guī)正火+調(diào)質(zhì)熱處理（熱處理工藝如圖5所示[1]）后，做金相實(shí)驗(yàn)，檢測顯示晶粒度為4.0級(jí)～5.0級(jí)，如圖6所示。進(jìn)行Deform軟件仿真模擬，結(jié)果顯示平均晶粒度在255μm左右，如圖7所示。

鍛件采用臨界區(qū)高溫側(cè)正火熱處理后(熱處理工藝見圖8[2])，做金相實(shí)驗(yàn)，檢測結(jié)果顯示晶粒度為7級(jí)，達(dá)到使用要求，如圖9所示。進(jìn)行Deform軟件仿真模擬，結(jié)果顯示平均晶粒度在115μm左右，如圖10所示。

3 分析及討論

圖2 某船用中間軸粗加工

圖3 某船廠冷鋼錠加熱規(guī)范

圖4 某船用中間軸粗加工仿真模擬

圖5 正火+調(diào)質(zhì)熱處理工藝

研究結(jié)果表明中速（200～300℃/分）加熱至Ac1～Ac3區(qū)間高溫域停留，而后升溫至Ac3以上奧氏體化，可消除35CrMo組織遺傳現(xiàn)象[3]。對(duì)35CrMo鋼大鍛件，采用臨界區(qū)高溫側(cè)正火熱處理可以消除組織遺傳現(xiàn)象，原因主要是在臨界區(qū)高溫側(cè)保溫，有利于粒狀?yuàn)W氏體形成和 組織回復(fù)再結(jié)晶，正火后又可發(fā)生殘余奧氏體分解以減少針狀?yuàn)W氏體的非自發(fā)核心，從而減弱組織遺傳[3]。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得知，采用臨界區(qū)高溫側(cè)正火熱處理可以有效消除35CrMo鋼組織遺傳現(xiàn)象，細(xì)化晶粒。

圖6 正火+調(diào)質(zhì)熱處理后晶粒度

圖7 正火+調(diào)質(zhì)熱處理仿真模擬

圖8 臨界區(qū)高溫側(cè)正火熱處理工藝

圖9 臨界區(qū)高溫側(cè)正火熱處理晶粒度

圖10 臨界區(qū)高溫側(cè)正火熱處理仿真模擬