浅谈保证船用锻件力学性能符合性的主要工艺措施

王华林　王中林

摘 要：船用锻件的力学性能是满足使用要求的最重要指标之一。本文从过程工艺角度，阐述了保证锻件力学性能符合的主要措施。

关键词：锻件；力学性能

中图分类号：U668.2 文献标识码：A

Abstract： The mechanical properties of marine forgings are one of the most important indexes for the use of forgings， and the main measures to ensure the mechanical properties of forgings are expounds in this paper.

Key words： Forgings； Mechanical property

1 前言

锻件在船舶上的使用非常广泛，例如轴系、舵系、管系、紧固件等。确保锻件力学性能达到设计值，是保证锻件安全可靠使用的前提。影响锻件力学性能的因素较多，而严格执行锻件生产过程的各项工艺措施是保证其力学性能符合性的主要手段。

2 锻件原材料控制

原材料的好坏直接影响着锻件的力学性能，对不同性能要求的锻件应选用合适的原材料。锻件使用的钢锭、锻坯或轧材的钢号等级必须符合锻件产品图样和技术条件规定，如果没有相符的钢锭或轧材时须经订货方认可或船级社同意后，按工厂规定的现有材料代用制度代用，有关记录文件应报订货方或船级社备案，并经检验合格后方可使用。检验的内容包括：原材料证书是否齐全、材料标识是否清晰、材料表面质量是否符合要求、对原材料进行的化学或力学性能检测结果是否符合要求等，只有全部达到要求方可使用。

3 锻造过程控制

3.1 开料

开料需按照锻造工艺卡上要求的材料牌号及尺寸切割，切割前需比对原材料上的牌号标识是否与工艺卡上的要求一致，切割后应在下料件上做好标识，避免错用材料，否则会对最终锻件的力学性能造成直接影响。

3.2 装炉

锻坯装炉要充分考虑炉膛的大小及加热能力，摆放位置应可以让坯料均匀加热，防止因受热不均产生缺陷，避免在锻造过程中出现局部终锻温度过低而产生裂痕并最终降低锻件力学性能的符合性。

3.3 加热

不同的钢材牌号对加热工艺有不同的要求，升温速度一般不超过250 ℃ /h，若加热速度过快，坯料内外温差太大，会产生很大的热应力，严重时会造成坯料内部产生裂纹。保证始锻温度达到规范的要求非常重要，温度过高会产生过烧，温度过低则不能锻造，最终都无法保证锻件的力学性能。

3.4 锻打

要根据坯料的大小及成品的尺寸，选用合适的锻锤、铁砧、锻造比。对于比较复杂的锻件，应在工艺卡用簡图标识整个锻打成型过程；对于合金钢锻造工装模具应预热150 ℃～200 ℃，需要多火加热打造的锻件必须具体说明；对锻造比及终锻温度进行严格控制，除采用目测颜色判定温度外，全程可用激光温度计测量，其不得低于材料的终锻温度，总锻造比不得小于6：1，否则无法保障锻件能够达到足够的塑性变形、消除缩孔及裂纹，从而保证锻件力学性能的符合性。

4 热处理控制

锻件热处理前，应根据图纸及技术要求明确热处理的具体要求，包括升温、保温、降温等过程工艺要求。除另有规定外一般有完全退火、正火、正火加高温回火、淬火加高温回火四种方式。各类钢的回火温度不应小于550 ℃（高温回火），小型锻件可在完全退火或正火状态交货（适用于碳钢和碳锰钢），而对船体结构锻钢件一般不采用淬火+回火热处理。

热处理应在适当结构的炉内进行，该炉应状态良好并设有能控制和记录温度的有效装置，炉子的大小应使整个锻件能均匀地加热至所需的温度，方能保障热处理的过程受控。一般热处理后可先对硬度进行检查，若偏差超出限值较大则需考虑二次热处理的必要性，特殊热处理如中高频表面热处理、化学热处理等需将方案报船级社认可。

5 试样取样

只有按照规范取样加工，才能确保试验结果真实地反映锻件的力学性能。船用锻件取样一般应符合船级社规范要求，普通锻件可参照JB/T6396-2006《大型合金结构钢锻件技术条件》及JB/T6397-2006《大型碳素结构钢锻件技术条件》的相关要求。

试样一般应遵循如下原则：

（1）锻件每批同炉号、同炉热处理的至少取1个试块试验；

（2）锻件单件重量大于4 t且长度大于3 m，或长度大于6 m（重量不限）的，应从每个锻件的两端留取试块试验；

（3）锻件的试块一般应连在锻件本体上，小型锻件或某些锻件在本体上留取试块有困难时允许用锻件本体的材料另锻试块，并需作出标记且尽量与锻件的截面相当，试块和锻件应在同一锻造条件下同炉热处理；

（4）实心圆柱形锻件在距表面1/3半径处取样；空心圆柱形锻件在壁厚1/2处取样；实心矩形锻件在1/6对角线处取样；直径或厚度小于或等于50 mm的锻件允许在锻件中心取样；

（5）试样应在最终热处理后的锻件上冷态切取试样，不允许再进行热加工；

（6）拉伸试样横截面积应不小于150 mm2，通常拉伸试样直径 14 mm、标距70 mm；

（7）试样不得有明显机加工缺陷。

6 结束语

严格执行工艺要求，做好过程控制，重点控制原材料、锻打工序、热处理三个主要环节，船用锻件的力学性能是完全可以保证的。

参考文献

[1]锻压手册，第1卷锻造[M]. 机械工程出版社， 2008.

[2] 陆俊岫主编.船舶建造质量检验[M]. 哈尔滨工程大学出版社， 1996.endprint