轴类大锻件锻后余热热处理工艺研究.docx

轴类大锻件锻后余热热处理工艺研究摘要：为提高锻件热处理组织力学性能并达到提高热处理效率、降低生产成本、节能的目的根据某船用大锻件的力学性能要求提出一种大型锻件余热热处理工艺方法该工艺方法由余热正火和普通调质处理两部分组成；基于有限元数值模拟软件DEFORM-3D对该锻件的余热正火、调质热处理过程进行了数值模拟获得了锻件余热热处理过程中的温度、等效应力及组织变化规律。结果表明相对常规热处理工艺而言在确保锻件具有理想的热处理组织及良好的综合力学性能前提下采用余热热处理工艺能有效地缩短热处理加热时间。关键词：轴类大锻件；余热正火；调质；数值模拟Abstract:Akindofheattreatmentprocessforafterheatutilizationforlong-shaftheavyforgingsincludingnormalizationwithafterheatutilizationaswellasconventionalthermalrefiningisputforwardtoimprovethemicrostructureandmechanicalpropertiesafterheattreatmentandtheproductivityeffectandtodecreasetheproductioncostandenergyconsumption.TheprocessissimulatedbasedontheFEAsoftwareDEFORM-3Dandthevariationrulesoftemperatureequivalentstressandmetallographicstructureduringheat-treatmentareobtained.Itshowsthatcomparingwiththeconventionalheattreatmentundertheconditionthatthedesiredmetallographicstructureandcomprehensivemechanicalpropertiesareguaranteedsatisfactorilytheheatinghourscanbeshortengreatlybyadoptingtheheattreatmentprocessforafterheatutilization.Keywords:Long-shaftheavyforging;Heattreatmentforafterheatutilization;Thermalrefining;Numericalsimulation1引言大型锻件锻后性能、组织极不均匀须通过热处理进行改善[1]。相对于常规热处理而言余热热处理工艺毋须将锻件重新加热到奥氏体化可节省大量的能源且其对现有生产线也无较大改造[2]。采用数值模拟方法既可以研究热处理过程的温度、组织和应力分布又可节省现场试验的费用、时间和精力还能对热处理工艺参数进行优化能在实际生产中起到很好的指导作用。本文根据某锻件力学性能要求制定出合理可行的余热热处理工艺采用有限元数值模拟软件DEFORM-3D对该锻件在余热热处理过程的温度变化、组织转变和应力分布情况进行了研究。2余热热处理工艺的制定某船用中间轴锻件材料为35CrMo合金结构钢其实际尺寸如图1所示热处理后力学性能要求如表1所示。含碳量0.25%～0.6%的合金结构钢锻后一般都要进行正火或正火加高温回火经机加工后进行调质处理。为此制定出的35CrMo大锻件热处理工艺包括以下两个阶段：第一阶段为热处理预先工艺即锻造后的余热正火；第二阶段为最终热处理工艺即调质处理。单位：mm图1某船用中间轴锻件图表1某船用中间轴力学性能要求在热处理过程中锻件内部温度场的变化很大程度上取决于锻件直径而轴向长度对温度变化影响不大[2]；本文研究的船用大锻件的长径比远大于3故可忽略两端的影响[3]。为降低试验成本采用如图2所示的一端带法兰的长轴类锻件（长径比约3.5）进行模型试验。单位：mm图2模型试验锻件尺寸2.1余热正火工艺规范的制定为充分利用锻后余热、降低能耗并有效避免锻件心部在回炉正火加热过程中晶粒显著长大现象在余热正