一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，簡化了加工工藝，極大地提高了生產(chǎn)效率，而且減少了鍛件加工余量，提高了材料利用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了市場競爭力，其特征在于：其包括以下步驟：（1）、船用碳素鋼軸類鍛件材料生產(chǎn)，在碳素鋼生產(chǎn)過程中加入Ni或/和Al合金元素；（2）、對步驟（1）中生產(chǎn)出來的船用碳素鋼軸類鍛件材料進(jìn)行加熱、鍛造成型船用碳素鋼軸類鍛件；（3）、對鍛造后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行熱處理。
【專利說明】一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械零件鍛造工藝的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種船用碳素鋼軸類鍛件的制
造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界般舶工業(yè)的迅速發(fā)展，70年代以來船用鍛件規(guī)格越來越大，技術(shù)要求越來越高，生產(chǎn)難度也越來越大。特別是近幾年來我國造船業(yè)得到了迅猛發(fā)展，目前我國造船業(yè)對船用鍛件的需求急劇上升。這就要求我國的鍛件制造廠家改變觀念，不斷創(chuàng)新，盡快開發(fā)出新鍛件和新工藝，滿足造船業(yè)的需要。
[0003]碳素鋼含碳量低，含碳量小于0.5%。與其他鋼類相比，良好的塑性是近代工業(yè)中使用最早、成本最低、性能范圍最寬、使用量最大的基本材料。世界各工業(yè)國家，在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產(chǎn)量的同時，也非常注意改進(jìn)碳素鋼質(zhì)量，擴大品種和使用范圍。目前碳素鋼產(chǎn)品的產(chǎn)量在各國鋼總產(chǎn)量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造工業(yè)，而且在近代的石油化學(xué)工業(yè)、海洋開發(fā)等方面也得到大量使用。 適用于公稱壓力PN ( 32.0MPa，溫度為-30_425°C的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質(zhì)。碳素鋼除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鋼。其性能主要取決于含碳量。碳素鋼的含碳量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性和可焊性降低。因此，船用碳素鋼軸類鍛件使用在船舶的舵系產(chǎn)品上，要求有良好的機械綜合性能，有時還要求具有較高的抗沖擊性能、較高的低溫韌性。
[0004]船用碳素鋼軸類鍛件是船用舵系的關(guān)鍵零部件之一，工作中承受周期性變化的彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩，同時承受慣性力、振動附加應(yīng)力，以及交變載荷的作用，受力情況復(fù)雜，負(fù)荷大，容易產(chǎn)生疲勞破壞，造成舵軸斷裂，將引起船用舵系的其他零件的損壞，直接影響船舶設(shè)備的安危。因此，對船用碳素鋼軸類鍛件的強度、剛度、耐磨性等提出了較高的要求。為了滿足各種力學(xué)性能的要求，船用碳素鋼軸類鍛件的內(nèi)部及表面缺陷應(yīng)該少，組織結(jié)構(gòu)、纖維分布要合理，形狀尺寸要精確，尤其是大型的船用舵軸，保證質(zhì)量要求，減少機械加工余量，是大型船用舵軸鍛造生產(chǎn)中十分重要的課題，因為用通常的碳素鋼材料，采用常規(guī)的正火或正火+回火進(jìn)行性能熱處理，很難達(dá)到設(shè)計要求，船用碳素鋼軸類鍛件傳統(tǒng)制造工藝流程為:加熱一鍛造一鍛后熱處理一粗加工一調(diào)質(zhì)(第二熱處理)一性能檢驗一校直一半精加工一交驗入庫，船用碳素鋼軸類鍛件為了獲得較好的組織晶粒，需要對鍛件進(jìn)行多次熱處理，由于加工處理工序的增加，使得加工時間較長,加工效率低，由于需要多次加工必然要增加鍛件的加工余量，造成了材料的浪費，增加了生產(chǎn)成本，降低了市場競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，簡化了加工工藝，極大地提高了生產(chǎn)效率，而且減少了鍛件加工余量，提高了材料利用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了市場競爭力。[0006]其技術(shù)方案是這樣的:一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟:
(I )、船用碳素鋼軸類鍛件材料生產(chǎn)，在碳素鋼生產(chǎn)過程中加入Ni或/和Al合金元素；
(2)、對步驟(1)中生產(chǎn)出來的船用碳素鋼軸類鍛件材料進(jìn)行加熱、鍛造成型船用碳素鋼軸類鍛件；
(3 )、對鍛造后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行熱處理。
[0007]其進(jìn)一步特征在于:所述工藝還包括如下步驟:對熱處理后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行加工和性能熱處理；所述熱處理包括正火加回火；所述正火冷卻方式為風(fēng)冷或者霧冷;
在碳素鋼生產(chǎn)過程中加入N1:0.08%-0.12% (重量百分比)或/和Al:0.015%_0.035%(重量百分比)合金元素；碳素鋼中:C ≤0.65% (重量百分比)、S1:0.25-0.35% (重量百分比)、Μη:0.55-0.75% (重量百分比)、Cr: ≤0.4% (重量百分比)、P: ≤0.035% (重量百分比)、S: ≤0.035% (重量百分比)、Mo: ≤ 0.1% (重量百分比)、N1:0.08-0.012% (重量百分比)、Al:0.015-0.035% (重量百分比)、其余為Fe。
[0008]本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中，由于在船用碳素鋼軸類鍛件材料的生產(chǎn)過程中加入Ni或/和Al合金元素，在保證船用碳素鋼軸類鍛件力學(xué)性能的同時，提高了船用碳素鋼軸類鍛件材料的韌性，減少了加工次數(shù)，簡化了加工工藝，極大地提高了生產(chǎn)效率，而且減少了鍛件加工余量，提高了材料利用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了市場競爭力。
【具體實施方式】
[0009]一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，其包括以下步驟:
(I )、船用碳素鋼軸類鍛件材料生產(chǎn)，在碳素鋼生產(chǎn)過程中加入Ni或/和Al合金元素；
(2)、對步驟(1)中生產(chǎn)出來的船用碳素鋼軸類鍛件材料進(jìn)行加熱、鍛造成型船用碳素鋼軸類鍛件；
(3)、對鍛造后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行熱處理；
(4)、對熱處理后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行加工和性能熱處理。
[0010]在碳素鋼生產(chǎn)過程中加入N1:0.08%-0.12%(重量百分比)，Al:0.015%_0.035%(重量百分比)合金元素，通過工藝流程的優(yōu)化整改，取消了傳統(tǒng)制造工藝流程中的調(diào)質(zhì)(第二熱處理)、校直、半精加工三個工序，可以極大地提高制造效率，同時減少了機械加工余量，提高材料利用率，進(jìn)而達(dá)到降低成本，提高市場競爭力的目的。
[0011]對熱處理后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行加工和性能熱處理是船用碳素鋼軸類鍛件的通常后續(xù)處理工藝。
[0012]通過調(diào)整化學(xué)成分的內(nèi)控范圍，例如在通常碳素鋼的基礎(chǔ)上添加一些N1、Al等合金元素，可以極大地提高鐵素體的強度，提高強韌性，同時可以增加碳化物的占有量，從而提高正火狀態(tài)下(正火+回火)材料的力學(xué)性能。
[0013]用鍛后熱處理的“正火+回火”工藝替代第二熱處理的“淬火+回火”工藝，把通常的正火冷卻方式空冷調(diào)整為快速冷卻的風(fēng)冷，把鍛造后的船用碳素鋼軸類鍛件冷卻到室溫，必要時還需采用霧冷，從而獲得良好的組織晶粒，使艉軸鍛件的力學(xué)性能達(dá)到船規(guī)要求。[0014]在保證船用碳素鋼軸類鍛件力學(xué)性能的同時，提高了船用碳素鋼軸類鍛件材料的韌性，減少了加工次數(shù)，簡化了加工工藝，極大地提高了生產(chǎn)效率，而且減少了鍛件加工余量，提高了材料利用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了市場競爭力。
[0015]一方面整改鍛造工藝，一方面在通常碳素鋼的基礎(chǔ)上添加一些提高強韌性的N1、Al等合金元素；另一方面把通常的正火冷卻方式空冷調(diào)整為風(fēng)冷，必要時還需采用霧冷。這樣一是可以提高材料等級，使之具有較好的滿足使用要求的潛能，二是通過加快冷速的方式獲得良好的組織，從而最終達(dá)到滿足要求的性能指標(biāo)。
[0016]實施例一:
(一)以C45鋼為例的化學(xué)成分:
【權(quán)利要求】
1.一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟: (I )、船用碳素鋼軸類鍛件材料生產(chǎn)，在碳素鋼生產(chǎn)過程中加入Ni或/和Al合金元素； (2)、對步驟(1)中生產(chǎn)出來的船用碳素鋼軸類鍛件材料進(jìn)行加熱、鍛造成型船用碳素鋼軸類鍛件； (3 )、對鍛造后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，其特征在于:所述工藝還包括如下步驟:對熱處理后的船用碳素鋼軸類鍛件進(jìn)行加工和性能熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，其特征在于:所述熱處理包括正火加回火。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，其特征在于:所述正火冷卻方式為風(fēng)冷或 者霧冷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的一種船用碳素鋼軸類鍛件的制造工藝，其特征在于:在碳素鋼生產(chǎn)過程中加入N1:0.08%-0.12% (重量百分比)或/和Al:0.015%_0.035% (重量百分比)合金元素；碳素鋼中:C ( 0.65% (重量百分比)、S1:0.25-0.35% (重量百分比)、Mn:0.55-0.75% (重量百分比)、Cr: ^ 0.4% (重量百分比)、P: ^ 0.035% (重量百分比)、S: ^ 0.035% (重量百分比)、Mo: ^ 0.1% (重量百分比)、N1:0.08-0.012% (重量百分比)、Al:0.015-0.035% (重量百分比)、其余為Fe。
【文檔編號】C21D9/28GK103993146SQ201410222625
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】張偉東, 張忠明, 王忠安 申請人:無錫宏達(dá)重工股份有限公司