淺談保證船用鍛件力學(xué)性能符合性的主要工藝措施

王華林　王中林

摘 要：船用鍛件的力學(xué)性能是滿足使用要求的最重要指標之一。本文從過程工藝角度，闡述了保證鍛件力學(xué)性能符合的主要措施。

關(guān)鍵詞：鍛件；力學(xué)性能

中圖分類號：U668.2 文獻標識碼：A

Abstract： The mechanical properties of marine forgings are one of the most important indexes for the use of forgings， and the main measures to ensure the mechanical properties of forgings are expounds in this paper.

Key words： Forgings； Mechanical property

1 前言

鍛件在船舶上的使用非常廣泛，例如軸系、舵系、管系、緊固件等。確保鍛件力學(xué)性能達到設(shè)計值，是保證鍛件安全可靠使用的前提。影響鍛件力學(xué)性能的因素較多，而嚴格執(zhí)行鍛件生產(chǎn)過程的各項工藝措施是保證其力學(xué)性能符合性的主要手段。

2 鍛件原材料控制

原材料的好壞直接影響著鍛件的力學(xué)性能，對不同性能要求的鍛件應(yīng)選用合適的原材料。鍛件使用的鋼錠、鍛坯或軋材的鋼號等級必須符合鍛件產(chǎn)品圖樣和技術(shù)條件規(guī)定，如果沒有相符的鋼錠或軋材時須經(jīng)訂貨方認可或船級社同意后，按工廠規(guī)定的現(xiàn)有材料代用制度代用，有關(guān)記錄文件應(yīng)報訂貨方或船級社備案，并經(jīng)檢驗合格后方可使用。檢驗的內(nèi)容包括：原材料證書是否齊全、材料標識是否清晰、材料表面質(zhì)量是否符合要求、對原材料進行的化學(xué)或力學(xué)性能檢測結(jié)果是否符合要求等，只有全部達到要求方可使用。

3 鍛造過程控制

3.1 開料

開料需按照鍛造工藝卡上要求的材料牌號及尺寸切割，切割前需比對原材料上的牌號標識是否與工藝卡上的要求一致，切割后應(yīng)在下料件上做好標識，避免錯用材料，否則會對最終鍛件的力學(xué)性能造成直接影響。

3.2 裝爐

鍛坯裝爐要充分考慮爐膛的大小及加熱能力，擺放位置應(yīng)可以讓坯料均勻加熱，防止因受熱不均產(chǎn)生缺陷，避免在鍛造過程中出現(xiàn)局部終鍛溫度過低而產(chǎn)生裂痕并最終降低鍛件力學(xué)性能的符合性。

3.3 加熱

不同的鋼材牌號對加熱工藝有不同的要求，升溫速度一般不超過250 ℃ /h，若加熱速度過快，坯料內(nèi)外溫差太大，會產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，嚴重時會造成坯料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。保證始鍛溫度達到規(guī)范的要求非常重要，溫度過高會產(chǎn)生過燒，溫度過低則不能鍛造，最終都無法保證鍛件的力學(xué)性能。

3.4 鍛打

要根據(jù)坯料的大小及成品的尺寸，選用合適的鍛錘、鐵砧、鍛造比。對于比較復(fù)雜的鍛件，應(yīng)在工藝卡用簡圖標識整個鍛打成型過程；對于合金鋼鍛造工裝模具應(yīng)預(yù)熱150 ℃～200 ℃，需要多火加熱打造的鍛件必須具體說明；對鍛造比及終鍛溫度進行嚴格控制，除采用目測顏色判定溫度外，全程可用激光溫度計測量，其不得低于材料的終鍛溫度，總鍛造比不得小于6：1，否則無法保障鍛件能夠達到足夠的塑性變形、消除縮孔及裂紋，從而保證鍛件力學(xué)性能的符合性。

4 熱處理控制

鍛件熱處理前，應(yīng)根據(jù)圖紙及技術(shù)要求明確熱處理的具體要求，包括升溫、保溫、降溫等過程工藝要求。除另有規(guī)定外一般有完全退火、正火、正火加高溫回火、淬火加高溫回火四種方式。各類鋼的回火溫度不應(yīng)小于550 ℃（高溫回火），小型鍛件可在完全退火或正火狀態(tài)交貨（適用于碳鋼和碳錳鋼），而對船體結(jié)構(gòu)鍛鋼件一般不采用淬火+回火熱處理。

熱處理應(yīng)在適當結(jié)構(gòu)的爐內(nèi)進行，該爐應(yīng)狀態(tài)良好并設(shè)有能控制和記錄溫度的有效裝置，爐子的大小應(yīng)使整個鍛件能均勻地加熱至所需的溫度，方能保障熱處理的過程受控。一般熱處理后可先對硬度進行檢查，若偏差超出限值較大則需考慮二次熱處理的必要性，特殊熱處理如中高頻表面熱處理、化學(xué)熱處理等需將方案報船級社認可。

5 試樣取樣

只有按照規(guī)范取樣加工，才能確保試驗結(jié)果真實地反映鍛件的力學(xué)性能。船用鍛件取樣一般應(yīng)符合船級社規(guī)范要求，普通鍛件可參照JB/T6396-2006《大型合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件技術(shù)條件》及JB/T6397-2006《大型碳素結(jié)構(gòu)鋼鍛件技術(shù)條件》的相關(guān)要求。

試樣一般應(yīng)遵循如下原則：

（1）鍛件每批同爐號、同爐熱處理的至少取1個試塊試驗；

（2）鍛件單件重量大于4 t且長度大于3 m，或長度大于6 m（重量不限）的，應(yīng)從每個鍛件的兩端留取試塊試驗；

（3）鍛件的試塊一般應(yīng)連在鍛件本體上，小型鍛件或某些鍛件在本體上留取試塊有困難時允許用鍛件本體的材料另鍛試塊，并需作出標記且盡量與鍛件的截面相當，試塊和鍛件應(yīng)在同一鍛造條件下同爐熱處理；

（4）實心圓柱形鍛件在距表面1/3半徑處取樣；空心圓柱形鍛件在壁厚1/2處取樣；實心矩形鍛件在1/6對角線處取樣；直徑或厚度小于或等于50 mm的鍛件允許在鍛件中心取樣；

（5）試樣應(yīng)在最終熱處理后的鍛件上冷態(tài)切取試樣，不允許再進行熱加工；

（6）拉伸試樣橫截面積應(yīng)不小于150 mm2，通常拉伸試樣直徑 14 mm、標距70 mm；

（7）試樣不得有明顯機加工缺陷。

6 結(jié)束語

嚴格執(zhí)行工藝要求，做好過程控制，重點控制原材料、鍛打工序、熱處理三個主要環(huán)節(jié)，船用鍛件的力學(xué)性能是完全可以保證的。

參考文獻

[1]鍛壓手冊，第1卷鍛造[M]. 機械工程出版社， 2008.

[2] 陸俊岫主編.船舶建造質(zhì)量檢驗[M]. 哈爾濱工程大學(xué)出版社， 1996.endprint