本發(fā)明涉及一種大型鍛件（10噸以上）加工方法，尤其是一種高性能30crni3mov鋼鍛件加工技術(shù)，具體地說是一種30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除方法，它通過先進(jìn)行普通熔鑄和電渣重溶，再進(jìn)行多火次鍛造然后進(jìn)行正火+回火+正火+調(diào)質(zhì)處理的方法對30crni3mov鋼的枝晶偏析進(jìn)行控制，同時具有更優(yōu)異綜合性能平衡的高淬透性高強鋼大型鍛件制造的組織控制技術(shù)。

　　背景技術(shù)：

　　30crni3mov鋼具有高的淬透性和良好的綜合力學(xué)性能，淬火高溫回火后可在大截面上獲得均勻的強度、高的塑性、韌性、疲勞強度，低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度和缺口敏感性。無明顯回火脆性，切削性能中等，冷變形塑性和焊接性較差。對白點的形成敏感，鍛后盡量緩冷。宜作截面較大的零件，如軸類零件、對接接頭、齒輪等。

　　大型鍛件必須由大型鑄錠鍛造而成，大型鑄錠在制造過程必然存在枝晶組織等組織、成分的不均勻性。為滿足力學(xué)性能，大型鍛件通常須采用淬透性高強度高的鋼種，如：ni-cr-mo-v系鋼等。但這類鋼過冷奧氏體穩(wěn)定性高，組織遺傳傾向大（即馬氏體、貝氏體等非平衡原始組織在重新奧氏體時，繼承和恢復(fù)了原始粗大晶粒的現(xiàn)象），造成大型鍛件晶粒粗大和不均勻，進(jìn)而影響其沖擊韌性、脆性轉(zhuǎn)變溫度、超聲波可探性和導(dǎo)磁性等性能。

　　為了解決大型鍛件組織遺傳帶來的晶粒粗大和不均勻問題，目前通常采用復(fù)雜并且周期很長的鍛后熱處理工序（鍛后多次正火、臨界區(qū)高溫側(cè)正火、退火等）來加已改善。但對于枝晶嚴(yán)重區(qū)域，仍然會出現(xiàn)較嚴(yán)重的粗晶和混晶現(xiàn)象。因此，要從根本上阻斷粗晶和混晶現(xiàn)象，必須控制大型鍛件內(nèi)的枝晶等不良組織。

　　鍛件的組織性能與鍛造工藝有很大的關(guān)系。相對于單火次鍛造，多火次鍛造可以通過多次鍛前加熱發(fā)生的再結(jié)晶、奧氏體相變等改善材料組織。鍛造比的大小影響鍛件質(zhì)量，鍛造比不能太小但也并非越大越好，前者會導(dǎo)致枝晶組織得不到消除，后者會導(dǎo)致組織、性能方向性明顯。

　　從已有的研究結(jié)果來看，有關(guān)枝晶組織、鍛造組織不均勻性、熱處理組織遺傳及粗晶混晶現(xiàn)象之間內(nèi)在聯(lián)系的研究，在國內(nèi)外尚未見公開報道。而發(fā)達(dá)國家針對高淬透性高強鋼大型鍛件的制造技術(shù)，一直對我國嚴(yán)格封鎖。鑒于此，本項目針對高淬透性高強鋼大型鍛件制造的國際最新發(fā)展趨勢，研制開發(fā)出與現(xiàn)有制造技術(shù)相比，具有粗晶和混晶組織程度更低、同時具有更優(yōu)異綜合性能平衡的高淬透性高強鋼大型鍛件制造的組織控制技術(shù)，獲得完全自主知識產(chǎn)權(quán)，達(dá)到并保持國際領(lǐng)先水平，推動我國在高淬透性高強鋼大型鍛件制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有的30crni3mov鋼大型鍛件加工后存在枝晶組成織，使鍛造組織不均勻性，影響鍛件性能質(zhì)量的問題，發(fā)明一種30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除方法。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是：

　　一種30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除方法，其特征在于：該枝晶偏析控制技術(shù)包括依次進(jìn)行鋼錠普通熔鑄、電渣重熔、多火次鍛造、正火+回火+正火+調(diào)質(zhì)處理過程。

　　所述的多火次鍛造包括依次進(jìn)行的2次鐓拔鍛造，2次鐓拔鍛造是指單次鐓拔即一鐓一拔進(jìn)行兩次，單次鐓拔的鍛造比為2-4，多火次鍛造的總鍛造比8。

　　所述的正火熱處理工藝為920℃±10℃×4h±0.5h保溫后進(jìn)行空冷。

　　所述的回火熱處理工藝為610℃±10℃×8h±0.5h保溫后進(jìn)行油冷回火。

　　所述的調(diào)質(zhì)處理工藝為860℃±10℃×4h±0.5h保溫后進(jìn)行油冷淬火和610℃±10℃×8h±0.5h保溫后進(jìn)行油冷回火。

　　本發(fā)明的有益效果：

　　（1）本發(fā)明的30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除技術(shù)的方法，采用電渣重熔方法能夠減少鋼中非金屬夾雜,改善鋼的熱加工性能，提高鋼錠的加工成材率。

　　（2）本發(fā)明的30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除技術(shù)的方法，一方面，通過多火次鍛造后的再結(jié)晶，消除了枝晶偏析；另一方面，通過正火+回火+正火的多次熱處理消除了組織遺傳并通過相變細(xì)化了晶粒。

　　（3）本發(fā)明揭示了枝晶組織、鍛造組織不均勻性、熱處理粗晶混晶組織之間的內(nèi)在聯(lián)系，突破了ni-cr-mo-v系高淬透性高強鋼大型鍛件的枝晶組織熔鑄控制與擴散退火和鍛造加工控制、熱處理粗晶混晶組織控制等關(guān)鍵技術(shù)，建立的ni-cr-mo-v系高淬透性高強鋼大型鍛件的組織控制技術(shù)原型，為高性能ni-cr-mo-v系高淬透性高強鋼大型鍛件的高可靠短流程低成本生產(chǎn)提供技術(shù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)，對推動我國高淬透性高強鋼大型鍛件領(lǐng)域的制造技術(shù)進(jìn)步具有十分重要的意義。

　　附圖說明

　　圖1是本發(fā)明的加工方法制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的宏觀浸蝕示意圖。

　　圖2是本發(fā)明的加工方法制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的金相組織掃描電子顯微鏡照片。

　　圖3是現(xiàn)有工藝制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的宏觀浸蝕示意圖。

　　圖4是現(xiàn)有工藝制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的金相組織掃描電子顯微鏡照片。

　　具體實施方式

　　下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

　　如圖1、2所示。

　　一種30crni3mov鋼大型鍛件（10噸以上）枝晶偏析消除方法，它包括以下步驟：

　　首先，對30crni3mov鋼錠進(jìn)行普通熔鑄；

　　然后，再對普通熔鑄后的鋼錠進(jìn)行電渣重熔，減少鋼中非金屬夾雜,改善鋼的熱加工性能，提高鋼錠的加工成材率；

　　第三，對電渣重熔后的鋼錠進(jìn)行多火次鍛造加工，通過多火次鍛造后的再結(jié)晶，消除枝晶偏析。多火次鍛造包括依次進(jìn)行的2次鐓拔鍛造，2次鐓拔鍛造是指單次鐓拔即一鐓一拔進(jìn)行兩次，單次鐓拔的鍛造比為2-4，多火次鍛造的總鍛造比8。

　　最后，對鍛件進(jìn)行正火+回火+正火+調(diào)質(zhì)處理，通過正火+回火+正火的多次熱處理消除組織遺傳并通過相變細(xì)化晶粒。具體熱處理參數(shù)為：

　　920℃×4h保溫后空冷正火+610℃×8h保溫后進(jìn)行油冷回火+920℃×4h保溫后空冷正火+調(diào)質(zhì)處理（860℃×4h保溫后進(jìn)行油冷淬火+610℃×8h保溫后進(jìn)行油冷回火。

　　經(jīng)過上述處理后的鍛件宏觀浸蝕照片（圖1）與采用掃面電子顯微鏡拍攝的金相組織（圖2）。

　　從鍛件的金相組織中可以看出：鍛件組織內(nèi)部的夾雜物相對比較少，夾雜物主要為富o、c、fe、s、ca和富o、al、ca的夾雜物，分別以氧化鐵、氧化鋁為主。晶粒尺寸在10~30μm，平均尺寸為20μm，細(xì)化了晶粒組織，鍛件的枝晶偏析現(xiàn)象得到了明顯消除。

　　圖3、4是現(xiàn)有普通工藝制備的30crni3mov鍛件的宏觀浸蝕照片及掃面電子顯微鏡拍攝的金相組織。從宏觀上看該鍛件的表面有許多枝晶的偏析，從微觀組織上看內(nèi)部有夾雜物的存在，并有枝晶的存在。

　　本發(fā)明未涉及部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。

　　技術(shù)特征：技術(shù)總結(jié)