细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法

摘要

一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法，它由依次进行的大锻造比锻造、等温退火和正火组成。采用多次锻造获得大锻造比；等温退火采用锻坯奥氏体化后随炉以不高于30℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度（640℃）进行60h等温，实现珠光体的等温分解，然后冷却至室温；正常正火细化并均匀晶粒，为后续生产加工提供良好的组织。本发明工艺方法高效可靠，能够获得ASTMNo.8以上的原始奥氏体平均晶粒度，可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型锻件的制造方法，尤其是一种重量超过5吨的35CrNi3MoV钢的制造方法，具体地说是一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法。

背景技术

35CrNi3MoV钢是一种中碳中合金钢，具有高的淬透性和良好的综合力学性能，常用于制造高强韧性的大型锻件，广泛用于制造火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的承力和传动结构部件。

35CrNi3MoV钢大型锻坯(重量超过5吨)的终锻温度高，锻后常采用空冷，锻后空冷组织多为粗晶贝氏体＋薄片状残余奥氏体，组织遗传性极强（即粗晶的马氏体、贝氏体等非平衡原始组织在一定的加热条件下重新奥氏体化，继承和恢复了原始粗大晶粒的现象）。提高钢在临界区中的加热速度是抑止组织遗传、细化晶粒最有效的方法。但在实际生产中，大型锻坯的加热速度，特别是心部的加热速度极慢，通过提高加热速度来抑止组织遗传是不现实的。目前，广泛使用的方法是多次（2~3）高温正火，不仅生产周期长（2~3周），费用高，而且由于正火后的组织仍为贝氏体＋薄片状残余奥氏体，抑制组织遗传的效果差，甚至没有效果。

可见，目前尚未有一种适合35CrNi3MoV钢大型锻坯的热处理方法可供使用，一定程度上限制了35CrNi3MoV钢大型锻坯的品质的提升。

发明内容

本发明的目的是针对现有的35CrNi3MoV钢大型锻坯制造工艺复杂、能耗高、生产周期长、正火后组织遗传明显的问题，发明一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法，它通过大锻造比锻造和等温退火工艺，来抑制大型锻坯薄片状残余奥氏体的生成从而切断和消除组织遗传，通过正常正火来均匀细化晶粒，为后续生产提供了良好的组织。

本发明的技术方案是：

一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法，其特征在于它包括依次进行的大锻造比锻造和后续热处理工艺；所述的大锻造比锻造是指对于锻坯重量超过10吨的进行不少于2次镦拔锻造，对于锻坯重量超过10吨进行不少于4次镦拔锻造，单次镦拔锻造即一墩一拔的锻造比为2.8～3.2；所述的锻造后锻坯的后续热处理包括依次进行的等温退火和正火；所述的等温退火是指将锻造后的锻坯加热至奥氏体化后，随炉以不高于30℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度进行60±5小时的等温退火以形成以珠光体为主的组织并消除组织遗传，实现珠光体的等温分解，然后冷却至室温；所述的正火是指将等温退火后的锻坯加热再次至860±10℃保温15±1小时，随后取出空冷即得奥氏体平均晶粒尺寸为10～30mm。

所述的珠光体转变区鼻尖温度为640±10℃。

所述的等温退火时先以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温8～10小时，接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温10～14h，以保证锻件的奥氏体化的均匀性。

所述的正火时先以100±10℃/h的速率将锻件加热至650±10℃，保温3～5h，然后以25±5℃/h的速率再次加热至860℃，保温14～16h后取出空冷，得到原奥氏体平均晶粒尺寸为10～30mm、组织遗传特性被完全消除的锻件。

本发明的有益效果：

（1）本发明细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法，能够有效消除组织遗传，获得的原奥氏体晶粒尺寸为10～20mm，而传统的多次正火＋回火＋淬火＋回火工艺，仅能获得ASTM No.4的原始奥氏体平均晶粒度，本工艺方法细化晶粒效果显著，并且有利于超声波探伤。 

（2）本发明细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法，采用多次锻造获得大的锻造比，有利于消除组织遗传，提高了该工艺方法的可靠性。

（3）本发明细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法，采用等温退火完全消除组织遗传；采用正火细化并均匀晶粒，为后续生产加工提供良好的组织。

（4）本发明通过大量的试验获得了理想的细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法，尤其是通过采用按次序进行的大锻造比锻造、等温退火和正火工艺，按本发明的工艺能容易地得到符合要求的35CrNi3MoV钢大型锻坯。

（5）本发明公开了一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法，一定程度上打破了国外对大型锻坯制造工艺方法的技术封锁，可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求，同时，为类似具有组织遗传特性的大型钢锻坯的制造提供了技术途径。

附图说明

图1是本发明实施例1经4次锻造、等温退火和正火后的15吨锻坯的晶粒尺寸示意图。

图2是本发明实施例2经2次锻造、等温退火和正火后的7吨锻坯的晶粒尺寸示意图。

图3对比例1（采用现有技术锻造）经2次锻造、等温退火和正火后的15吨锻坯的晶粒尺寸示意图。

图4对比例2（采用现有技术锻造）高温预回火、高温正火、亚高温正火后的15吨锻坯的晶粒尺寸示意图。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1。

采用15吨的35CrNi3MoV钢大型锻坯进行锻造。由于锻坯的重量超过10吨，因此，应首先对锻坯进行至少4次锻造，单次锻造（1墩1拔）的锻造比约为3，总锻造比约为10；然后，以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温约9h，接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温约12h，保证试样奥氏体化均匀，再以30±5℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温约60h，形成以珠光体为主的组织，从而消除组织遗传，然后冷却至室温；接着以100±10℃/h速率将试样加热至650±10℃保温约4h，然后以25±5℃/h的速率加热至860±10℃保温约15h，最后取出空冷，获得的原奥氏体平均晶粒尺寸为10～20mm（如图1所示），组织遗传特性被完全消除，为后续生产加工提供了良好的组织。

对比例1。

试验采用15吨的35CrNi3MoV钢大型锻坯。首先，对锻坯进行2次锻造，单次锻造（1墩1拔）的锻造比约为3，总锻造比约为5；然后，以100℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h，接着以25℃/h的速率从650℃加热至850℃保温12h，保证试样奥氏体化均匀，再以30℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温60h，形成以珠光体为主的组织，从而消除组织遗传，然后冷却至室温；接着以100℃/h速率将试样加热至650℃保温4h，然后以25℃/h的速率加热至860℃保温15h，最后取出空冷，获得的原奥氏体平均晶粒尺寸为10～50mm（如图3所示），保留了部分组织遗传特性，晶粒尺寸不均匀，不利于后续加工及超声波探伤。

实施例2。

采用7吨的35CrNi3MoV钢大型锻坯进行锻造。由于锻件的重量小于10吨，因此可首先对锻坯进行2次锻造，单次锻造（1墩1拔）的锻造比约为3，总锻造比约为5；然后，以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温约9h，接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温约12h，保证试样奥氏体化均匀，再以30±5℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温约60h，形成以珠光体为主的组织，从而消除组织遗传，然后冷却至室温；接着以100±10℃/h速率将试样加热至650±10℃保温约4h，然后以25±5℃/h的速率加热至860±10℃保温约15h，最后取出空冷，获得的原奥氏体平均晶粒尺寸为20～30mm（如图2所示），组织遗传基本被消除。

以上实施例得到的原奥氏体平均晶粒尺寸都在10～30μm内，下面介绍2种其他热处理工艺作为对比例。

对比例2。

试验采用经锻后空冷的15吨35CrNi3MoV钢大型锻坯。首先，以400℃/h的速率将试样从室温加热至700℃保温10h，取出试样空冷至室温；然后以400℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h，接着以300℃/h的速率从650℃加热至950℃保温12h，取出试样空冷至室温；接着以400℃/h速率将试样加热至650℃保温4h，然后以300℃/h的速率加热至860℃保温15h，取出试样空冷，获得的原奥氏体平均晶粒度为ASTM No.5，存在严重混晶现象（如图4所示）。

从以上两组对比实验可看出，本发明工艺高效可靠，能够获得ASTM No.8以上的原始奥氏体平均晶粒度，可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。