烟台方钢偏析是钢液选分结晶和钢锭凝固过程的必然结果,钢锭越大,偏析及缩孔等缺陷越严重。中国一重在用平均C含量为0.62%的459t钢锭研制支承辊时,曾在靠近冒口端的辊身部位发生断裂。经对断裂部位宏观形貌分析,发现二次缩孔严重,冒口下部的C含量竟高达1.16%,接近标准值的2倍。烟台方钢为了解决这一难题,发明了钢锭二次补浇技术,使冒口下部的C含量降至0.8%左右,成功制造出5m、5.5m支承辊用超大型钢锭。
烟台方钢锻造余热正火(退火)是锻件成形后,当温度高于Ar3(对亚共析钢)时,进入正火炉、冷却箱或退火炉内进行正火或控制冷却,得到正火组织。烟台方钢由于锻造加热温度高,采用此方法处理后锻件的晶粒较粗,一般用于预备热处理,不适用对于晶粒度有较高要求的锻件。同时,处理后得到的组织为珠光体+铁素体平衡组织,粗晶粒在后续热处理中不存在组织遗传,晶粒可重新细化。
⑴烟台方钢适当控制锻件进炉前的温度。当零件温度较高时需要对锻件进行吹风冷却,使零件温度降低到所需要的正火温度,同时热处理炉功率需要有一定的富余,开始生产前和少量锻件温度低时进行加热。⑵烟台方钢确定合理保温时间。保温时间过长会会导致晶粒粗大,保温时间过短会导致组织转变不充分。可根据锻件材料、形状和尺寸通过试验确定。
烟台方钢锻件淬火冷却时,由于不同部位存在温度差异及组织转变的不同所引起的应力称为淬火内应力。当淬火应力超过钢的屈服强度时,锻件将产生变形;当淬火应力超过钢的抗拉强度时,锻件将产生裂纹而成为废品。烟台方钢为了防止锻件的变形和开裂的产生,可采用不同的淬火方法 (如分级淬火或等温淬火等)和工艺合理的设计措施(如结构对称、斜面均匀、避免尖角等),尽量减少淬火应力,并在淬火后及时进行回火处理。
烟台方钢5CrMnMo中加入Cr、Mn、Mo元素主要是提高钢的淬透性,尤其是共同作用时,淬透性提高极大。Cr、Mn、Mo元素可固溶于铁素体中起固溶强化作用,又可固溶于Fe3C中形成(Fe、Cr、Mo)3C,改善其硬度,提高钢的耐磨性。Cr、Mn、Mo元素共同作用显著提高钢的回火稳定性。烟台方钢Mo元素可减少回火脆性和细化晶粒。由于Ni元素显著提高钢的淬透性、韧性与耐热疲劳性能,所以5CrMnMo钢与5CrNiMo钢相比,虽然强度不降低,但常温及较高温度下的韧性和塑性却降低很多,且淬透性和耐热疲劳性能也稍低。 另外,5CrMnMo钢中加入Mn、Mo元素,钢的过热敏感性稍大。此外,钢中存在Cr元素使钢产生一定的抗氧化性与耐蚀性。
(1)烟台方钢淬透性与实际锻件的有效淬硬深度的区别。采用同一种钢、不同截面的锻件在同样奥氏体化条件下淬火,其淬透性是相同的,但是其有效淬硬深度却因锻件的形状、尺寸和冷却介质的不同而有差别。淬透性乃是钢本身所固有的特性,对于一种钢,它是确定的,可用于不同钢种之间的比较。而实际工件的有效淬硬深度,它除了取决于钢的淬透性外,还与锻件的形状、尺寸及采用的冷却介质等外界因素有关。(2)烟台方钢钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念,淬硬性是指钢淬火后能达到的最高硬度,它主要取决于马氏体的含碳量。