一種1Cr17Ni2活塞桿鍛件的生產制造方法與流程

本發明涉及鋼鐵材料制造工藝控制領域，尤其涉及一種避免鍛造熱處理開裂并改善鍛件力學性能的1Cr17Ni2活塞桿鍛件的生產制造方法。

背景技術：

目前對于不銹鋼活塞桿的常規生產方法是油（水）壓機鍛造成型，不僅鍛造余量大，鍛造變形量、變形溫度及速度也不易控制，生產周期長、效率低、生產成本高，同時鍛造過程中易產生裂紋、鍛后熱處理過程中發生整體縱裂。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的活塞桿鍛件鍛造過程中易產生裂紋、鍛后熱處理過程中發生整體縱裂的問題而提供一種解決1Cr17Ni2活塞鍛件開裂問題、滿足其強韌化要求、減少了機加工余量且提高生產效率的1Cr17Ni2活塞桿鍛件的生產制造方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種1Cr17Ni2活塞桿鍛件的生產制造方法，該生產鍛造方法包括：根據活塞桿的粗加工圖合理設計鍛件鍛造圖，鍛造時，由油壓機鍛造至熱八方550mm后，轉為精鍛機鍛造成型；對化學成分、鍛后預備熱處理及調質熱處理進行控制。

油壓機鍛造時，鐓粗后先滾圓，在135°上、下V砧上進行拔長，以限制橫向展料，拔長時控制第一道次壓下量不超過50mm，其它道次變形量為12%～15%，避免壓下量過大產生表面裂紋及壓下量過小產生縱向拉應力；鍛造過程中不可在同一位置連續打擊，鍛造過程中進行反復測溫，當鍛件溫度低于930℃時停止鍛造。

精鍛機鍛造時，根據鍛造工藝編制鍛造程序，采取A、B兩夾爪橫向拉打成型，避免推打；控制第一道壓下量為30～40mm，其余道次壓下量不超過60mm，拉打速度最大3m/min，最后一道次拉打速度為1.3～1.5m/min；控制精鍛機鍛造溫度在880～920℃之間。

采用電弧爐冶煉+真空精煉的冶煉方法；為控制δ鐵素體含量，內控奧氏體形成元素C、Mn、Ni在中上限，鐵素體形成元素Si、Cr在中下限，即C=0.14～0.17%，Mn=0.50～0.80%，Ni=2.00～2.50%，Si≤0.4%，Cr=16.00～17.00%。

根據Ac1≈810℃，Ar1≈780℃，Ms≈357℃，制定鍛后熱處理工藝為：鍛后入爐溫度不低于700℃，在960±10℃下進行正火，然后空冷至400～450℃，之后采用750±10℃回火，并以小于20℃/h的冷卻速度爐冷至100℃以下出爐，避免組織應力過大產生應力裂紋。

1Cr17Ni2活塞桿鍛件經機械加工后，調質采用電阻加熱爐加熱至1030±10℃奧氏體化后，保溫5小時，進行淬火，淬火水冷時前五分鐘注冷水，加強淬火力度；隨后在600～610℃進行第一次回火，為充分去除應力，在570～610℃進行第二次回火。

本發明的技術方案產生的積極效果如下：本發明解決了1Cr17Ni2活塞桿鍛件鍛造過程中開裂、鍛后熱處理過程中出現整體縱裂的難題，不僅使產品質量得到保證，而且該生產產方法的機械加工余量小、生產效率高、降低了生產成本，同時鍛件鍛透性好，各部分的力學性能均勻，延長了使用壽命，生產工藝更加經濟、科學。

油壓機鍛造時，由于1Cr17Ni2活塞桿回復再結晶速度較慢，鍛造過程中不可在同一位置連續打擊，避免由于材料未發生回復再結晶而使材料塑性進一步變差，進而導致鍛件開裂。同時鍛造過程中反復測溫，當鍛件溫度低于930℃時必須停止鍛造。

充分利用精鍛機的設備優勢，根據鍛造工藝編制的鍛造程序，采取A、B兩夾爪橫向拉打成型（避免推打）；控制第一道壓下量為30～40mm，其余道次壓下量不超過60mm，拉打速度最大3m/min，最后一道次拉打速度為1.3～1.5m/min；是為了保證鍛造過程中不出現明顯錘印，以避免后續加工時產生應力開裂；同時控制精鍛機鍛造溫度為880～920℃之間，避免精鍛機鍛造溫升引起局部過熱，進而導致產生δ-鐵素體及鍛造開裂等問題。

另外鍛后預備熱處理是為了防止鍛件熱處理過程中發生開裂，在此階段盡量降低參與奧氏體量，并以小于20℃/h的冷卻速度爐冷至100℃以下出爐，避免組織應力過大產生應力裂紋。淬回火熱處理后，均勻細化組織，提供了鍛件力學性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例的活塞桿粗加工圖。

圖2為本發明實施例的活塞桿鍛件圖。

圖3為本發明實施例的鍛后預備熱處理（正火+回火）工藝曲線圖。

圖4為本發明實施例的正火+調質熱處理工藝曲線圖。

具體實施方式

一種1Cr17Ni2活塞桿鍛件的生產制造方法，以直徑為φ330規格的活塞桿鍛件為例，進行分析。活塞桿鍛件粗加圖如圖1，活塞桿鍛件圖如圖2，得出鍛件重量：6430Kg；選用鋼錠：9000Kg；利用率：71%。鍛造控制變形方式、變形溫度、精鍛機變形速度等，確保變形均勻，避免組織及溫度應力。

根據活塞桿鍛件粗加圖，確定各部分鍛造余量，合理設計鍛件圖，從而確定鍛件重量、鋼錠重量、鍛造設備及工裝。其生產工藝路線為：電爐冶煉+真空精煉→5000T油壓快鍛機鍛造+精鍛機鍛造成型→預備熱處理（正火+回火）→機加至成品→調質熱處理→檢驗→包裝。

所用材質為1Cr17Ni2鋼，鋼錠為我公司自己生產。

具體生產流程為：優化設計化學成分→根據粗加圖設計選擇合理的錠型→電爐冶煉+真空精煉→加熱、油壓快鍛機鍛造+精鍛機鍛造成型→鍛后正火+回火→表面檢驗、理化檢測（成品分析、氣體含量、低倍、非金屬夾雜、超聲波探傷）、下料→機加工→調質處理→理化檢測（組織、性能）。

鍛造所用設備為5000噸油壓快鍛機和SXP-65噸精鍛機，5000噸油壓機鍛造至一定尺寸后，轉精鍛機由精鍛機鍛造成型，充分利用SXP-65精鍛機的設備優勢，根據鍛造工藝編制的鍛造程序，采取A、B兩夾爪夾緊后橫向拉打，將坯料鍛至預先設計的外形尺寸。鍛造結束后進行鍛后正回火、校直、檢驗、超聲波探傷、下料、機加工、磁粉檢測、調質處理等工作，最終生產出滿足高質量要求的活塞桿鍛件，使各項力學性能指標達到：抗拉強度R_m≥830N/mm²，屈服強度R_p0.2≥600N/mm²，斷后伸長率δ₅≥12%，沖擊吸收功A_ku2≥39J。

油壓機鍛造時，鐓粗后先滾圓，在135°上、下V砧上進行拔長，以限制橫向展料，拔長時控制第一道次壓下量不超過50mm，其它道次變形量為12%～15%，避免壓下量過大產生表面裂紋及壓下量過小產生縱向拉應力。由于該材料回復再結晶速度較慢，鍛造過程中不可在同一位置連續打擊，避免由于材料未發生回復再結晶而使材料塑性進一步變差，進而導致鍛件開裂。同時鍛造過程中反復測溫，當鍛件溫度低于930℃時必須停止鍛造。

精鍛機鍛造時，根據鍛造工藝編制鍛造程序，采取A、B兩夾爪橫向拉打成型，避免推打；控制第一道壓下量為30～40mm，其余道次壓下量不超過60mm，拉打速度最大3m/min，最后一道次拉打速度為1.3～1.5m/min；保證鍛造過程中不出現明顯錘印，以避免后續加工時產生應力開裂；同時控制精鍛機鍛造溫度為880～920℃之間，避免精鍛機鍛造溫升引起局部過熱，進而導致產生δ-鐵素體及鍛造開裂等問題。

采用電弧爐冶煉+真空精煉的冶煉方法；為控制δ鐵素體含量，內控奧氏體形成元素C、Mn、Ni在中上限，鐵素體形成元素Si、Cr在中下限，即C=0.14～0.17%，Mn=0.50～0.80%，Ni=2.00～2.50%，Si≤0.4%，Cr=16.00～17.00%。

根據Ac1≈810℃，Ar1≈780℃，Ms≈357℃，制定鍛后熱處理工藝為：鍛后入爐溫度不低于700℃，在960±10℃下進行正火，然后空冷至400～450℃，之后采用750±10℃回火，并以小于20℃/h的冷卻速度爐冷至100℃以下出爐，避免組織應力過大產生應力裂紋。

1Cr17Ni2活塞桿鍛件經機械加工后，調質采用電阻加熱爐加熱至1030±10℃奧氏體化后，保溫5小時，進行淬火，淬火水冷時前五分鐘注冷水，加強淬火力度；隨后在600～610℃進行第一次回火，為充分去除應力，在570～610℃進行第二次回火。通過以上均勻細化組織，提高鍛件力學性能。