某型45Mn钢艉轴锻件冲击韧性的工艺研究

颜少平(海军驻武汉四六一厂军事代表室，湖北430084)



某型45Mn钢艉轴锻件冲击韧性的工艺研究

颜少平
(海军驻武汉四六一厂军事代表室，湖北430084)

摘要:优化某型45Mn钢艉轴锻件的化学成分配比，控制锻造火次，选择合理的热处理方式，成功满足了该锻件冲击韧性指标。

关键词:45Mn;艉轴锻件;冲击韧性

某型45Mn钢艉轴锻件尺寸Ø342 mm× 13 175 mm，材料选用CB/T 1159—1998标准表A1中的45Mn钢，而该标准中对应的力学性能无冲击试验要求，该锻件买方要求增加冲击试验且要满足AKV≥18 J。通过冶炼、锻造及热处理生产过程控制，成功满足了该艉轴锻件的冲击韧性指标。

1　主要技术要求

1．1化学成分

化学成分要求同CB/T 1159—1998标准表A1中45Mn钢化学成分要求，见表1。

1．2力学性能

在1/3半径处取纵向试样，两端各做室温一拉三冲，按表2力学性能试验要求验收。

1．3非金属夹杂物及晶粒度

非金属夹杂物及晶粒度要求见表3。

1．4超声检测

锻件应进行100%超声检测，按CB/T 1159—1998标准附录B要求验收。锻件不得有白点、裂纹、夹层、折叠、夹渣等缺陷。

2　工艺过程控制

2．1冶炼

采用EF + LFV1 +大气浇注的工艺路线生产

表1　艉轴化学成分(质量分数，%)Table 1　Chemical composition of stern shaft ( mass fraction，%)

表2　力学性能试验要求Table 2　Requirements of mechanical properties test

表3　非金属夹杂物及晶粒度要求Table 3　Requirements of non-metallic inclusion and grain size

钢锭。合理配比45Mn钢的化学成分，在配料过程配入优质废钢、生铁，严禁使用土铁、不得混有泥沙等。精炼过程中加强Ar气搅拌，真空处理过程进一步均匀钢水化学成分和温度。吊包前进行软吹Ar气，浇钢前确保一定的镇静时间。铸锭时选用优质耐火材料，严格控制注温注速，并采用Ar气保护浇注，减少钢水二次氧化，提高钢锭质量。

2．2锻造及锻后热处理

在38 MN水压机上，采用拔长工艺二火次锻造成形。严格控制钢锭加热温度、升温速度、加热保温时间。选用宽砧，在保证产品锻造比的前提下钢锭拔长成形，同时保证冒口端和底部端都有足够的弃料。第一火拔长到锻件的1/2长度回炉，第二火次严格控制锻造比和终锻温度，避免产生晶粒粗大。在锻造完工后及时安排锻后正火+回火热处理，为最终热处理做好组织准备。

2．3粗加工后调质处理

粗加工超声检测合格后进行调质处理。艉轴锻件长径比达到40，为控制热处理变形，采用井式炉垂直悬挂热处理。在保证强度的前提下必须力求满足冲击指标，调质采用油冷的冷却方式。粗加工图如图1所示，调质工艺如图2所示。

3　试验结果

3．1化学成分

艉轴用45Mn材料的熔炼分析结果，见表4。

3．2力学性能

力学性能试验结果见表5。

3．3非金属夹杂物及晶粒度

非金属夹杂物及晶粒度检验结果见表6。

图1　艉轴粗加工图Figure 1　 Drawing of rough machining of stern shaft

图2　艉轴热处理工艺Figure 2　 Heat treatment process of stern shaft

表4　熔炼分析结果(质量分数，%)Table 4　Heat analysis results ( mass fraction，%)

表5　力学性能检测结果Table 5　Results of mechanical properties test

3．4超声检测

超声检测结果符合CB/T 1159—1998标准附录B标准。

4　研究结果分析

( 1)在冶炼过程中为保证力学性能符合技术要求，合理配比化学成分，将碳元素含量控制在验收成分的下限，同时将锰元素含量控制在验收成分的上限，同时增加微量的铬、镍合金元素，增加细化晶粒的钒、铝元素。在配料时通过配入优质原材料，可提高原始钢水纯净度。精炼过程中加

强Ar气搅拌，并进行真空处理，可提高钢水纯净度。通过在吊包前进行软吹Ar气，浇钢前保证充分的镇静时间，确保钢水中非金属夹杂物上浮去除、气体逸出来，从而进一步降低有害元素磷、硫含量和气体含量，为后续满足力学性能指标创造条件。

( 2)在锻造过程中严格控制钢锭的底部和冒口的切除量，采用宽砧进行拔长，严格控制锻造火次和最后一火的压下量，同时进行精细化操作，改善锻件的应力状态。将锻件内部充分锻透，以获得更加细小的内部组织，同时保证锻件内部质量，为后续满足力学性能指标创造条件。

( 3)在热处理过程中采用油冷的冷却方式，既能保证锻件的冷速在大于临界淬火速度的前提下使锻件充分淬透，又可避免引起过大的锻件截面温差，减小热应力和组织应力，同时减小变形和开裂。根据锻件的实际成分制定了合理的淬火温度和回火温度，在产品淬火和回火时均进行中保和低保，进一步减少热应力。淬火后及时进炉回火，进一步预防组织应力使产品变形。确保力学性能和锻件尺寸满足技术要求。

5　结论

通过冶炼、锻造、热处理技术攻关，满足了45Mn材料的冲击韧性技术要求，保证产品的内在质量，为实现批量化生产奠定了技术基础。

编辑李韦萤

Research on the Process for Impact Toughness of a Certain Type of 45Mn Steel Stern Shaft Forging

Yan Shaoping

Abstract:Chemical composition ratio of a certain type of 45Mn steel stern shaft forging is optimized and heating number of forging is controlled and reasonable heat treatment method is selected to meet the impact toughness target of forging successfully．

Key words:45Mn; stern shaft forging; impact toughness

收稿日期:2014—09—29

文献标志码:B

中图分类号:TG316