PCrNi3MoV钢芯轴的热处理工艺优化

文海燕

(内蒙古北方重工业集团有限公司特钢事业部，内蒙古014033)



PCrNi3MoV钢芯轴的热处理工艺优化

文海燕

(内蒙古北方重工业集团有限公司特钢事业部，内蒙古014033)

介绍了利用16 MN精锻机将PCrNi3MoV钢芯轴锻造成型后直接进行淬火热处理工艺。结果表明，PCrNi3MoV钢芯轴高温形变热处理后，强度提高，塑性和韧性得到进一步改善。

PCrNi3MoV；芯轴；形变热处理

热处理技术是机械制造业中极为关键的制造技术[1]。为了进一步提高零件的使用性能，降低生产成本，有时将几种加工工艺混合在一起形成一种复合工艺。变形热处理就是将塑性变形和热处理有机结合在一起的复合工艺[2]，此工艺既能提高钢的强度，又能改善钢的塑性和韧性，同时还能简化工艺，降低能源消耗。因此本文对PCrNi3MoV钢芯轴高温变形热处理进行了研究。

1 芯轴的材料及技术要求

我公司生产的芯轴材料牌号为PCrNi3MoV，其化学成分见表1，调质状态交货，力学性能要求见表2。芯轴图见图1。

根据产品结构和技术要求，制定的工艺路线为：电渣重熔→自由锻机开坯→坯料扩氢处理→16 MN精锻机成型→淬水→回火→校直→交货。

表1 PCrNi3MoV钢芯轴化学成分(质量分数，%)

表2 PCrNi3MoV钢芯轴的主要力学性能要求

图1 芯轴图

2 设备

16 MN精锻机是我公司从奥地利GFM公司引进的自动化锻造设备。该设备的主要优势是自动化程度高，锻造速度快，四锤头同步锻打成型，使得锻件表面光洁度高，表面质量好，锻造过程热量损失少，同时保证理想的淬火温度。

3 工艺参数

3.1 变形温度

根据材料的化学成分以及精锻机的变形特点，将PCrNi3MoV钢芯轴锻造温度设定为1 110℃。

3.2 变形量

根据产品结构，选取4.2 t电渣锭，利用30 MN自由锻机将钢锭开坯到∅400 mm×4 150 mm，坯料扩氢处理后，转到精锻机成型。成型过程分三个道次进行，每道次的变形量为25%～34%。

3.3 淬火、回火工艺过程

表3 试样的组织和力学性能检测结果

(1)锻造结束后立即传输到淬水槽淬水。传输过程时间控制在8 min左右，锻件温度控制在850℃以上。

(2)芯轴淬火结束后，装入回火炉中进行回火处理。

4 实验结果与分析

在锻件非印记端切取宽度为15 mm的试片取样进行力学性能实验，并利用冲击试样做晶粒度检测和显微组织检测，结果见表3。结果表明，经过此工艺处理后的PCrNi3MoV钢芯轴，其力学性能、组织、晶粒度完全符合厂家技术要求。同时与原工艺(精锻机锻造→退火→正火→淬火→回火)相比，不但工艺得到了简化，而且强度提高了10%，塑性和韧性得到了改善。

5 结论

(1)16 MN精锻机先进的锻造技术和快速的成型方法为PCrNi3MoV钢芯轴高温变形热处理创造了条件。

(2)PCrNi3MoV钢芯轴高温变形处理后，抗拉强度提高了10%，塑性和韧性得到改善。

(3)PCrNi3MoV钢芯轴高温形变热处理后的组织和晶粒度与传统的退火+调质工艺得到的组织和晶粒度一致。

(4)PCrNi3MoV钢芯轴优化后的热处理工艺与原工艺相比，大大地简化了生产工序，降低了能源消耗。

[1] 陈锐，罗新民.钢件的淬火热处理变形与控制[J].热处理技术与装备，2006，27(1):18-22.

[2] 崔忠圻.金属学与热处理[M].北京：机械工业出版社，2000：308-309.

编辑 杜青泉

Optimization of the Heat Treatment Process for PCrNi3MoV Steel Mandrel

Wen Haiyan

PCrNi3MoV steel mandrel has been carried out quenching process directly after it has been forged for forming by 16 MN precision forging machine. The results show that after heat treatment of PCrNi3MoV steel mandrel at high temperature, the strength is raised, and the plasticity and toughness are improved further.

PCrNi3MoV; mandrel; thermomechanical treatment

2016—09—09

文海燕(1985—)，女，中级工程师，硕士研究生，主要从事精锻件成型与热处理工作。

TG156

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