淺談一種2Cr13大型環(huán)鍛件的熱加工工藝

文/孫傳金，安鳳軍·丹東豐能工業(yè)股份有限公司

2Cr13屬于馬氏體不銹鋼，對于大型環(huán)鍛件來說其特性為導(dǎo)熱性較差、對表面裂紋敏感，在加熱以及鍛造時容易開裂，導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)夾雜、裂紋等缺陷。因此，制定合理的2Cr13大型環(huán)鍛件鍛造工藝很有必要，并結(jié)合實際生產(chǎn)情況，其工藝流程得到了有效的驗證。

原材料特性

⑴化學(xué)成分按照J(rèn)B/T 6398-2006《大型不銹、耐酸、耐熱鋼鍛件》的標(biāo)準(zhǔn)要求，具體如表1所示。

⑵物理性能：2Cr13屬于馬氏體型不銹鋼，主要用于制造承受較高應(yīng)力、要求耐腐蝕和耐磨損的機械零件，也廣泛用于造紙工業(yè)、食品工業(yè)、餐具以及醫(yī)療器械等。

⑶供貨狀態(tài)：鍛后退火處理，為后續(xù)的淬回火做準(zhǔn)備。

鍛造工藝流程

鑒于2Cr13馬氏體型不銹鋼的特點，其鍛造工藝流程為：鋼錠→一次加熱→剁切水冒口→二次加熱→鐓粗平整沖孔→三次加熱→輾環(huán)→退火處理→粗車→探傷→打硬度→包裝。

下料

⑴尺寸。如圖表2所示。

⑵鋼錠?？刹捎秒娀t、電弧爐+電渣重熔等方法冶煉，密度為7.75g/cm3，根據(jù)鍛件重量計算采用4.3t錠型的鋼錠，對水冒口進行熱切割。

⑶準(zhǔn)備。由于馬氏體型不銹鋼對表面裂紋敏感，因此在下料前先將鋼錠表面打磨光滑后，再進行裝爐加熱，防止在加熱時產(chǎn)生裂紋，如圖1所示。

加熱

⑴裝爐爐溫。冷鋼錠裝爐時裝爐爐溫不得高于400℃，若裝爐爐溫在300℃～400℃之間時應(yīng)在對應(yīng)的溫度下保溫23h后再開始加熱，確保升溫速度與保溫時間。

表1 化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)

表2 各工藝尺寸

⑵裝爐位置。裝爐前及時清理爐底氧化皮或墊上耐火磚。工件在爐內(nèi)的裝爐位置為中間，不準(zhǔn)將工件放置在靠近爐門位置以及火焰噴口處。若無法避開燒嘴，則需要在燒嘴一側(cè)處用耐火磚砌墻，擋住熱流，防止局部溫升速度快。

⑶升溫速度。馬氏體型不銹鋼的導(dǎo)熱性差，升溫速度不宜過大，具體升溫速度如圖2所示。

⑷保溫時間。根據(jù)鍛件截面尺寸確定保溫時間。

鍛造

⑴技術(shù)要求。

1)鍛造前需對鍛造砧板及沖頭進行預(yù)熱，溫度不低于200℃～300℃。鍛造之前先鍛其他鍛件，砧板及沖頭溫度上升后再鍛此工件。

2)鐓粗并在900℃～950℃時應(yīng)避免重?fù)?，以防破裂?/p>

3)若鐓粗拔長后鍛坯表面出現(xiàn)裂紋，先進行隨爐退火后及時清理，再進行輾環(huán)。

4)退火時需要先將爐溫加熱至850℃后，放入鍛坯，隨爐冷卻。

5)沖孔連皮厚度φ400孔為100±10mm。

6)沖孔后將造成端面凸起，輾環(huán)時會出現(xiàn)端面折疊，因此在第二道沖孔后需將坯料端面凸起平整；若沖孔位置偏心較大≥30mm時需滾圓。

⑵鍛造流程。

1)一次加熱鍛造流程：倒棱拔長→一次剁切→二次剁切→三次剁切（圖3～圖7）。

注意：剁切水冒口時應(yīng)分三次進行，每次剁切至約三分之二處，每次剁切后旋轉(zhuǎn)120°，第三次將水冒口切凈后平整，保證無毛刺。

2)二次加熱，鍛造流程：鐓粗→滾圓→沖孔（圖8～圖10）。

3)三次加熱鍛造流程：輾環(huán)（圖11）。

注意：0℃～1200℃的熱收縮系數(shù)為1.76%并按溫度調(diào)整。輾環(huán)時不允許噴水，轉(zhuǎn)速不宜過高，防止鍛件裂紋。鍛造、輾環(huán)以及退火后應(yīng)標(biāo)注好冒口位置。

表3 超聲波探傷的質(zhì)量等級

鍛后退火處理

將輾環(huán)后的環(huán)坯放入預(yù)先加熱至650±10℃并保溫的爐中，并隨爐冷卻至650℃后按照退火曲線進行升溫以及冷卻，如圖12所示。

結(jié)論

⑴UT探傷。將退火后的環(huán)件粗車端面，保證粗糙度Ra12.5μm，對端面進行100%UT探傷，探傷等級符合要求，如表3所示。

表4 成品硬度值（HB）

①如果2個缺陷癥狀的端—端間距不超過最大缺陷癥狀的主要尺寸，則它們視作一組。

⑵硬度檢測。探傷后對環(huán)件進行布氏硬度檢測，客戶要求HB≤190，實測硬度值如表4所示，成品如圖13所示。