SF590钢L侧锻轴生产工艺研究

中国一重铸锻钢事业部水压机锻造分厂（黑龙江齐齐哈尔 161042）王兴齐

2008年，我公司开始生产SF590钢种锻件，检测需符合CNC-YC1020标准，该标准超声波检测严格，对于截面尺寸大、法兰端φ2300mm左右，产品合格率偏低，对公司造成极大经济损失。针对这种情况，对超声波无损检测不合格的锻件进行全面分析，改进了炼钢、锻造及热处理工艺，提高了该锻件的合格率，满足客户要求。

1.SF590钢L侧锻轴的技术要求

SF590钢L侧锻轴化学成分见表1，力学性能指标见表2。

超声波检测：锻件无损检测方法和验收标准（包括UT和PT）按CNC-Y0120中各项条款执行。具体要求：表面1.5～50mm（φ1mm）；轴径向50mm至中心（φ2mm）。

表1 SF590钢的化学成分（质量分数） （%）

表2 SF590钢L侧锻轴的力学性能指标

2.生产制造工艺流程

（1）炼钢 冶炼采用电炉+精炼，选用优质废钢和生铁用氧化法进行冶炼，保证钢液纯净度。装料时炉底加料重3%～5%石灰，一次料面上可加1%～2%氧化铁皮以利去磷。冶炼时要求脱碳量≥0.30%，充分利用氧化期C－O激烈反应沸腾，要求炉内造泡沫渣，促进夹杂物、气体的上浮并随流渣排除。采用倒包法热兑时，采用精炼包直接热兑，出钢温度≥1620℃。结合力学性能要求，化学成分内控见表3。

表3 内控化学成分（质量分数） （%）

（2）锻造 为保证本体截面尺寸充分锻透，锻造此大直径轴类锻件，在锻造工艺上增加一次镦拔工艺。第一次镦拔是为保证第二次镦粗所需坯料尺寸、应力状态，使钢锭充分锻透，完成主变形锻造任务，第二次镦拔目的是保证锻件成形尺寸（见图1、图2）。

具体生产方案：下料火次采用掐台阶方式下料，下料尺寸比锻件尺寸大300～400mm，保证出成品火次锻件有一定锻造比，且保证一火次出成品，出成品炉温从1250℃调整为1200℃。从源头上防止粗晶，预留最后一火锻造比，提高超声波检测合格率。

图1 L侧锻轴精加工

图2 L侧锻轴锻造出成品

（3）热处理 考虑到锻件截面尺寸大，超声波检测严格，应经多次重结晶使锻件晶粒细化、组织改善，提高锻件超声波检测性能。本锻件热处理曲线如图3所示。

如表4所示，锻后增加过冷保温，锻后空冷至400～450℃入炉，使心部组织进一步转变，在低于600℃时，锻件处于冷硬状态，要限制加热速度，在650～700℃加一个等温台阶，以努力减小锻件内外温差和瞬时应力，在700℃以上，应努力提高加热速度，以加大钢在发生加热转变时的过热度，争取获得更好的晶粒细化效果，最终力学性能合格，超声波检测达到技术要求。

表4 L侧锻轴热处理后力学性能

3.结语

实践证明，通过调整化学成分，对锰元素进行内控，保证了锻件强度，提高冲击韧度。采用两火次镦拔锻造工艺，适当降低锻造加热温度及终锻温度，预留出成品火次锻造比。锻后增加过冷保温使心部组织进一步转变，热处理时采取一次高温正火+两次正火的工艺方法，进一步细化晶粒、均匀化组织，改善探伤性能，最终完全满足用户提出的技术协议要求。