唐山锻圆某微型车曲轴锻件材料为40CrH(GB/T5216-2004),该锻件热处理技术要求,锻件经过调质处理后,金相组织在1~4级之间,硬度为241~285HBW。普通调质工艺为锻件成形后空冷至室温,然后加热至850℃,保温一定时间后在浓度为10%的PAG淬火剂中淬火,然后进行回火,在连续式调质线进行调质处理。唐山锻圆锻造余热淬火工艺为锻件成形后在淬火油中淬火,淬火后的锻件在连续式回火炉中集中进行回火。经检验,采用锻造余热淬火工艺生产,各种性能指标满足客户要求。采用余热淬火工艺生产,省去了普通调质的淬火加热工序,可节约淬火加热用电259kWh/t,同时简化了工艺,缩短了生产周期。
保证零件符合使用条件最基本的是锻件的组织和机械性能。而保证锻件组织和机械性能合格的主要手段是正确制订并严格控制锻造工艺过程。唐山锻圆锻件组织它包括锻件的低倍组织和高倍组织。低倍组织用以检査锻件的流线分布和判断锻件中的各种冶金缺陷。高倍组织包括锻件在最终热处理状态下的显微组织、晶粒度、纯洁度等项目。唐山锻圆锻件的机械性能根据锻件的不同用途,对其机械性能的各项指标要求也不同。锻件的室温机械性能,如强度指标、塑性指标、冲击韧性、硬度、疲劳强度、断裂韧性等的要求,将因材料和锻件用途的不同而不同。
H13钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具钢种,它的主要特性是:(1)唐山锻圆具有高的淬透性和高的韧性;(2)唐山锻圆优良的抗热裂能力,在工作场合可予以水冷;(3)具有中等耐磨损能力,还可以采用渗碳或渗氮工艺来提高其表面硬度,但要略为降低抗热裂能力;(4)因其含碳量较低,回火中二次硬化能力较差;(5)在较高温度下具有抗软化能力,但使用温度高于540℃(1000℉)硬度出现迅速下降(即能耐的工作温度为540℃);(6)热处理的变形小;(7)中等和高的切削加工性;(8)中等抗脱碳能力。更为令人注意的是,它还可用于制作航空工业上的重要构件。
唐山锻圆模具钢材5CrMnMo是在中碳钢的基础上主要加入Cr、Mn、Mo三元素而研制成的,也可看作把5CrNiMo钢中的Ni元素由Mn元素取代而形成的。唐山锻圆的该钢是热作模具钢,除淬透性,耐热疲劳性稍差外,5CrMnMo钢具有与5CrNiMo钢类似的性能,淬透性稍差·此钢适于制作要求具有较高强度和高耐磨性的各种类型锻模·要求韧性较高时,可采用电渣重熔钢5CrMnMo钢中碳含量保持在0.40%~0.60%,可获得较高的强度与耐热疲劳强度、一定的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与导热性。
唐山锻圆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。唐山锻圆为了解决这一难题,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。