PH104电铲锻件中心榖套的热处理

谢新佳

(中国第一重型机械股份公司铸锻钢事业部水压机厂技术科，黑龙江161042)

PH104电铲锻件中心榖套的热处理

谢新佳

(中国第一重型机械股份公司铸锻钢事业部水压机厂技术科，黑龙江161042)

通过调整合金元素含量，采用合理的炼钢、锻造、热处理方法，生产出合格的PH104电铲锻件。

PH104；电铲锻件；力学性能

PH104中心榖套是我公司与北京久益采矿公司联合承制的大型电铲锻件。由于长期用于生产作业，所以对力学性能的要求较高。

1 锻件基本情况

锻件基本尺寸如图1所示。锻件外径1085 mm，内径580 mm，长度2650 mm，单重14.91 t。由于锻件较长，中心存在580 mm通孔，给锻件生产带来了一定难度。

锻件力学性能要求如表1所示。

图1 锻件尺寸图Figure 1 Forging size

表1 锻件力学性能要求Table 1 Mechanical properties requirements of forging

此锻件为正回火状态下交货，锻件性能要求较为严格，为热处理过程增加了相应难度。热处理过程能较好的改善晶粒大小，调整锻件所需的力学性能，但其影响因素相对较多，如合金元素的含量、不同炼钢方式的选择、锻造方法的选取等都会对锻件性能产生不同影响。

2 生产过程调整及准备

根据该锻件性能要求，为更好的调整锻件达到使用中所需的力学性能，对炼钢、锻造及热处理过程进行调整及防控。

2.1 化学成分控制及炼钢方式的选择

S元素以FeS的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。在工件进行热加工时，硫化物过早熔化，导致锻件开裂，产生热脆现象。

H元素主要来源于冶炼过程，锻件中的氢导致金属材料产生氢脆、白点等缺陷。

P元素属于一种有害元素，可引起塑性、冲击韧性显著降低。

C、Cr、Mo可提高材料强度，适量的Mn可降低热脆性的产生。

根据相应合金元素对金属材料性能的影响，采取电炉冶炼方法对钢水进行精炼处理，钢锭采用LF炉精炼、真空脱气处理和真空浇注工艺生产。有效的降低钢中的P、S等杂质元素的含量，控制非金属夹杂物的数量和形态，提高钢液纯净度，减少钢锭偏析，提高锻件的均匀性。改善材料的各向异性，减少偏析，降低回火脆性，为工件满足在特定条件下的使用性能指标提供了良好的基础。化学成分控制如表2所示。

2.2 锻造方法的选择

锻造过程可破碎铸锭原始粗大树枝晶组织，可锻合缩孔、疏松、气孔等冶金缺陷，形成致密的锻造组织，起到晶粒细化作用。合理提高锻比对锻件内部组织起到积极作用，针对上述原因锻件锻比选择为4.0。锻造方法如下：

表2 PH104锻件化学成分调控(质量分数，%)Table 2 Chemical composition control of PH104 forging (mass fraction,%)

(1)压∅800 mm钳口，倒棱，切除水口锭身140 mm；

(2)镦粗至H1300 mm、∅1710 mm，拔长至∅1200 mm、L≈2640 mm；

(3)镦粗至H1080 mm、∅1620 mm，冲孔∅600 mm；

(4)∅580 mm芯棒拔长，气割端头出成品。

2.3 热处理方法的选择

锻件经热处理后，可改善粗大的锻造组织和过热组织，提高锻件内部均匀性，细化钢的奥氏体晶粒，消除组织遗传，提高锻件所需的力学性能。在锻件有效位置敷设热电偶，对热处理过程中锻件实际温度进行监测。热处理工艺曲线如图2所示。

图2 PH104锻件热处理工艺曲线Figure 2 Heat treatment process curve of PH104 forging

(1)锻件入炉后进行600～660℃保温一定时间，可减小锻件内外温差，减少升温过程所产生的瞬时应力，能有效防止锻件开裂。

(2)在Ac1点以上提高加热速度，能有效的争取晶粒细化，但由于设备原因限制，采取功率升温的方法提高升温速率。

(3)正火保温时间适当延长，促进内部组织转变完全。

(4)由于C、Cr、Mo等含量较低，采用较低温度回火，保证锻件性能。

(5)回火先选择限速降温，防止降温过快，应力较大，硬度偏高，导致锻件开裂。

3 性能检验结果

力学性能检验结果如表3所示。

金相组织如图3所示。晶粒度为7.5级，金相组织为铁素体+珠光体。

表3 力学性能检验结果Table 3 Test results of mechanical properties

(a)100×

(b)500×

4 结论

通过对合金元素的调整，采取合理的炼钢方式、适当的锻造方法等措施，为锻件得到相应的性能指标奠定了前期基础，合理有效的热处理方式使PH104锻件性能得到了保证。经最终的各种性能检验，锻件性能一次合格，为PH104电铲锻件日后生产研究提供保贵经验。

[1] 康大韬,叶国斌,等.大型锻件材料及热处理[M].北京:龙门书局,1998.

编辑 杜青泉

Heat treatment of PH104 Excavator Center Hub Forging

Xie Xinjia

Qualified PH104 excavator forging has been manufactured by adjusting alloy elements contents and adopting reasonable steelmaking, forging, heat treatment methods.

PH104; excavator forging; mechanical properties

2016—10—08

TG156

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