Q345B鋼環(huán)形鍛件的力學(xué)性能
作者:admin2021-04-09 16:27:43
Q345B鋼為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，此鋼含碳量低，錳為主要強(qiáng)化元素，并加入少量的細(xì)化晶粒元素，焊接碳當(dāng)量（CEV）≤0.47。因?yàn)榇虽搩r(jià)格低廉，焊接工藝性能良好，通過適當(dāng)熱處理后，鋼的強(qiáng)韌性匹配優(yōu)良，所以，在工程結(jié)構(gòu)零件上（例如連接法蘭）廣泛采用此類鋼種。
Q345B鋼環(huán)形鍛件用鋼的化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T1591—— 2008 《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。鍛件力學(xué)性能不能低于規(guī)定值的70％。
鍛件超聲波檢測(cè)檢查鍛件加工后應(yīng)進(jìn)行超聲波檢測(cè)檢查，檢查結(jié)果應(yīng)符合JB/T4730.3——2005標(biāo)準(zhǔn)，單個(gè)缺陷等級(jí)Ⅱ級(jí)合格，密集缺陷等級(jí)1級(jí)合格。
Q345B鋼環(huán)形鍛件，是采用直徑390mm連鑄圓坯，按工藝要求鋸切下料后，在1200℃溫度下加熱，于鍛造液壓機(jī)上開坯，再回爐加熱，于輾環(huán)機(jī)上輾擴(kuò)成形。鍛件熱處理后，進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。力學(xué)性能檢測(cè)合格后的工件，再進(jìn)行***終機(jī)加工，并進(jìn)行超聲波檢測(cè)、形狀尺寸，表面質(zhì)量、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)的***終檢查。質(zhì)量合格的產(chǎn)品，出具質(zhì)量證明書，與產(chǎn)品實(shí)物同時(shí)發(fā)給客戶。
熱處理裝夾環(huán)形鍛件的熱處理，是在井式熱處理爐或臺(tái)車式熱處理爐中進(jìn)行加熱，工件之間要用墊鐵支墊，墊鐵之間間距不能太大，每層墊鐵都應(yīng)放置在同一直線上。墊鐵面積需要大一些，放置底層墊鐵面積太小，在工件的加熱狀態(tài)下，承受上層過重的工件重量，因?yàn)閴|鐵單位面積的壓強(qiáng)過大，而被壓入底層工件的金屬中，形成大的凹痕，使工件沒有加工余量而報(bào)廢。環(huán)形鍛件熱處理裝夾的原則是：保證工件加熱或冷卻均勻，防止工件變形，裝卸方便。
性能熱處理Q345B鋼環(huán)形鍛件采用正火處理，正火溫度為（910±10）°C，正火保溫時(shí)間是根據(jù)工件有效厚度大小確定，保溫時(shí)間系數(shù)選用1.0——1.2min/mm，保溫時(shí)間系數(shù)×工件有效厚度=正火保溫時(shí)間。
工件正火保溫后，迅速把工件吊入專用冷卻風(fēng)場，進(jìn)行吹風(fēng)噴霧冷卻。為使工件冷卻均勻，工件在冷卻臺(tái)上需要不停旋轉(zhuǎn)，一直到冷卻結(jié)束。這種冷卻方式，對(duì)厚度>100mm Q345B鋼環(huán)形鍛件是非常重要的，否則，鍛件的屈服強(qiáng)度與沖擊韌度就很難達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求指標(biāo)。
鍛件力學(xué)性能 熱處理后按規(guī)定截取理化試料，按GB/T228. GB/T229標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行拉伸與沖擊試驗(yàn)。
對(duì)Q345B鋼環(huán)形鍛件（910±10）°C(正火強(qiáng)化冷卻后，又進(jìn)行補(bǔ)充回火試驗(yàn)，回火溫度采用（600±10)℃，回火出爐后工件在空氣中冷卻，力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果在強(qiáng)度數(shù)值大致相同的條件下，經(jīng)過（600±10) ℃補(bǔ)充同火后，鍛件零度沖擊吸收能量有很大的提高。
鍛后余熱控冷正火工藝試驗(yàn)Q345B鋼環(huán)形鍛件，在輾環(huán)機(jī)上輾擴(kuò)成形后，鍛件表面溫度大于950℃，此時(shí)鋼仍處于單相奧氏體狀態(tài)，我們利用鍛件鍛后余熱控冷正火，來替代鍛件重新加熱的正火處理，這樣可以節(jié)約正火加熱時(shí)能源消耗，縮短環(huán)形鍛件產(chǎn)品生產(chǎn)周期。我們進(jìn)行了Q345B鋼環(huán)形鍛件鍛后余熱控冷正火的工藝性試驗(yàn)，由試驗(yàn)數(shù)值可知，經(jīng)過鍛后余熱控冷正火后，工件的硬度和強(qiáng)度很高，而塑性、韌性很差，不能滿足環(huán)形鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)。
鍛后余熱控冷正火+高溫回火工藝試驗(yàn)我們利用Q345B鋼環(huán)形鍛件鍛后余熱，又進(jìn)行了控冷正火+高溫回火的工藝試驗(yàn)，利用鍛后余熱控冷正火+高溫回火工藝，鍛件力學(xué)性能是能夠滿足技術(shù)條件要求的。這與環(huán)形鍛件鍛后重新加熱正火工藝相比較，可以節(jié)約正火時(shí)高溫加熱的能源消耗，因?yàn)楦邷鼗鼗鸨日鸬臏囟鹊?，所消耗的能源較少。
拉伸試樣斷口上白斑缺陷在Q345B鋼環(huán)形***件試制過程中，由于原材料不良，在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，在拉伸試樣斷口上發(fā)現(xiàn)2個(gè)銀亮色的白斑缺陷，直徑約2mm，使斷面收縮率下降至約為正常值的二分之一 。拉伸試樣斷口上白斑缺陷的產(chǎn)生，是由于試樣材料中固溶氫的含量較高， 在試樣拉伸過程中，在拉應(yīng)力的作用下，促使固溶氫析出聚集，產(chǎn)生氫脆斷裂所致，氫脆斷口在試樣灰色的斷面上，呈銀亮色圓形斑點(diǎn)，屬于脆性無塑性變形的脆性斷裂，在沖試樣斷口上沒有發(fā)現(xiàn)這種白斑缺陷，因?yàn)樵跊_擊載荷作用下，試樣中固溶氫來不及聚集便沖斷。白斑缺陷產(chǎn)生的條件是:試樣中固溶氫含量比較高，試樣必須在緩慢的加荷速度下斷裂。
發(fā)現(xiàn)拉伸試樣斷口上出現(xiàn)白斑缺陷的鍛件，可以采用回火擴(kuò)氫處理的方式，消除或減輕鍛件中的氫含量，再重新做力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，拉伸試樣的斷口上不再產(chǎn)生白斑缺陷，鍛件的力學(xué)性能也恢復(fù)到正常值。
鍛件的缺口沖擊吸收能量低， 在Q345B鋼環(huán)形鍛件力學(xué)性能檢測(cè)時(shí)，個(gè)別沖擊試樣零度缺口沖擊吸收能量極低， 鍛件材料中非金屬夾雜物含量也不高，經(jīng)過金相觀察發(fā)現(xiàn)，在沖擊試樣顯微組織中，呈現(xiàn)晶粒不均多種組織形態(tài)并存的現(xiàn)象，這是由于鍛件用鋼中的成分偏析，在連續(xù)冷卻過程中形成的，經(jīng)過高溫回火后可以改善，使低溫沖擊韌度得到提高。
利用鍛后余熱控冷正火 關(guān)鍵核心技術(shù)是鍛件鍛后終冷溫度的控制，鍛件溫度應(yīng)在920～980℃之間，溫度如果過高，鍛件晶粒容易粗化，溫度過低，容易產(chǎn)生過共析鐵素體析出。鍛后應(yīng)迅速進(jìn)行控速冷卻在冷卻介質(zhì)中的冷卻時(shí)間需要嚴(yán)格控制，冷卻參數(shù)需要通過試驗(yàn)來確定，否則，鍛件的力學(xué)性能會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，特別是低溫沖擊韌度波動(dòng)性更大。
Q345B鋼環(huán)形鍛件，經(jīng)910℃正火加熱保溫后，再裝入專設(shè)的冷卻裝置上進(jìn)行噴霧控制冷卻，鍛件在這種狀態(tài)下，軸向和徑向的力學(xué)性能能夠滿足技術(shù)條件的要求。
Q345B鋼環(huán)形鍛件，經(jīng)過910℃控冷正火+600℃高溫回火后，鍛件的軸向和徑向力學(xué)性能不但能滿足技術(shù)條件要求，而且強(qiáng)韌性匹配非常優(yōu)良，鍛件質(zhì)量穩(wěn)定。
Q345B鋼鍛件利用鍛后余熱進(jìn)行性能熱處理，是我們需要研究應(yīng)用的實(shí)用工藝技術(shù)它可以節(jié)能降耗，縮短工藝周期，降低產(chǎn)品成本。此項(xiàng)技術(shù)存在的主要問題是鍛后余熱及控冷技術(shù)的應(yīng)用和掌握，如何使鍛件的力學(xué)性能穩(wěn)定在一定的水平上。通過我公司工藝試驗(yàn)結(jié)果來看，鍛后余熱控冷正火+高溫回火工藝比較容易掌握和實(shí)施。
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