РH13-8Mo 螺栓鍛造工藝分析

文/蘇麗芬·陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司

0Cr18Ni8Mo2Аl(簡稱РH13-8Mo)是一種采用雙真空冶煉方法獲得的高強(qiáng)馬氏體沉淀硬化不銹鋼。突出特點除擁有高強(qiáng)度外，還有優(yōu)良的斷裂韌性，良好的橫向力學(xué)性能和在海洋環(huán)境中的耐應(yīng)力腐蝕性能。為準(zhǔn)確控制合金成分，減少鋼中氫氣含量，提高鋼的純潔度，在生產(chǎn)中采用VIM+VАR雙真空冶煉工藝。由于鋼的良好綜合性能，已廣泛應(yīng)用于航宇、核反應(yīng)堆和石油化工等領(lǐng)域，如冷頂鐓和機(jī)加緊固件、飛機(jī)零部件、反應(yīng)堆部件以及石油化工裝備。

鍛件生產(chǎn)出現(xiàn)的問題

我司用РH13-8Mo 材料生產(chǎn)螺栓鍛件，定料規(guī)格為φ10mm×30mm，925℃鍛造加熱后經(jīng)臥鍛機(jī)鐓粗成形，即φ10mm×30mm 橫向鐓粗至φ20mm× 7mm，因棒料成形部分高徑比30/10=3，滿足鍛件要求鍛比≤3，工藝成形設(shè)計按一工步一火完成。對一火完成鍛件檢測發(fā)現(xiàn)：⑴鍛件端頭部分未充滿，成形率較低，φ20mm 周圍有折疊等異常現(xiàn)象，如圖1 所示。⑵后續(xù)批量生產(chǎn)時，模具磨損變形較快。

工藝方案改進(jìn)

鍛造過程

為改善以上存在的問題，現(xiàn)提高鍛造溫度，減少鍛件變形抗力，增加鍛件塑性；增加聚集工步來提高鍛件成形穩(wěn)定性，減少鍛件折疊現(xiàn)象，參照其他同材料結(jié)構(gòu)件鍛造溫度，選用925℃和1030℃進(jìn)行鍛造加熱，在臥鍛機(jī)上鐓粗成形，這兩種溫度采取的鍛造工步見表1，原材料理化數(shù)據(jù)見表2，聚集工步及成形工步模具設(shè)計圖，如圖2 所示。

⑴925℃聚集工步+成形工步，由于鍛造溫度范圍較窄，聚集工步一火，成形工步一火，兩火成形，鍛件棱角充滿情況較925℃直接成形有所改善，但是依然不能達(dá)到圖紙尺寸R2 的要求；經(jīng)過聚集工步后φ20mm 圓周沒有折疊。

表1 不同溫度鍛造方案

表2 原材料理化數(shù)據(jù)

圖2 聚集工步和成形工步模具設(shè)計圖

⑵1030℃直接一工步成形，一火完成，鍛件棱角R2 處充滿良好，φ20mm 周圍折疊較925℃直接成形有所改善，但是，在不變形的螺栓桿部檢查鍛件晶粒度時，晶粒度較粗，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

從以上的結(jié)果可以看出，在925℃鍛造時，雖然晶粒度合格，如圖3 所示，但是成形有所欠缺。而1030℃鍛造時，成形狀態(tài)良好，但是晶粒度不滿足要求，如圖4 所示。

改善措施

經(jīng)分析，由于桿部φ10mm 較細(xì)，成形穩(wěn)定性差，容易失穩(wěn)，需要經(jīng)聚集工步+成形工步保證鍛件成形，為了保證鍛件棱角充滿，調(diào)整聚集工步尺寸，如圖5所示。增大聚集工步變形量，為鍛件最終棱角充滿做準(zhǔn)備，現(xiàn)選取1000℃進(jìn)行鍛造成形，鍛造工步分別按直接成形和聚集工步＋成形工步進(jìn)行對比分析。

在電爐中加熱，臥鍛機(jī)上生產(chǎn)，加熱過程用巡檢儀通過外加熱電偶檢測實際溫度。鍛造溫度1000 ℃，直接成形生產(chǎn)；鍛造溫度1000℃，聚集工步＋成形工步生產(chǎn)。

圖3 925℃鍛造的鍛件金相組織

圖4 1030℃鍛造的鍛件金相組織

圖5 聚集工步調(diào)整模具設(shè)計圖

試驗結(jié)果

由于始鍛溫度較高，兩種鍛造方案均可一火完成，有效地提高了鍛件的生產(chǎn)效率，鍛件充滿良好，且聚集工步＋成形工步生產(chǎn)的鍛件充滿及表面質(zhì)量較直接成形的鍛件有一定的優(yōu)勢。經(jīng)熱處理后，理化結(jié)果如下：

⑴1000℃直接鍛造成形的鍛件金相組織，如圖6所示，室溫力學(xué)性能見表3。

宋代的絲織品產(chǎn)量、質(zhì)量與花色品種有較大幅度的增長與提高，但服飾式樣卻沒有很大的變化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有唐代服飾式樣豐富，款式也沒有唐代大膽開放，顏色和配飾就更不如唐代雍容華貴。

這是受到程朱理學(xué)“存天理、滅人欲”的哲學(xué)觀點的影響。

宋人力圖恢復(fù)古制的做法，不但影響到了美學(xué)，也影響到了人們的著裝，以至于使宋代服飾顯得非常保守。

總的說來，宋朝服飾一洗唐朝的繁復(fù)華麗，去掉了過多的修飾和奢靡，變得樸素實用，呈現(xiàn)出了清新、樸實、自然、雅致的景象。

⑵1000℃聚集工步+成形工步鍛造的鍛件金相組織，如圖7 所示。室溫力學(xué)性能見表4。

表3 1000℃直接成形的鍛件力學(xué)性能

表4 1000℃聚集工步+成形工步鍛造的鍛件力學(xué)性能

宋時期的男子常服以襕衫為尚。

襕衫又稱襕袍，屬于袍衫，以白細(xì)布制成，圓領(lǐng)大袖，腰間有襞積，下長過膝，在衫下擺的膝蓋位置，則要加接一幅橫襕，始見于唐代，流行于宋代。

圖6 1000℃直接鍛造成形的鍛件金相組織

結(jié)論

通過對РH13-8Mo 螺栓鍛件分別在925 ℃、1000℃和1030℃直接成形和聚集工步＋成形工步兩種成形方案進(jìn)行鍛造，對其組織性能、成形率和生產(chǎn)效率影響的研究，結(jié)果表明：

⑴采用1000℃和925℃進(jìn)行鍛造，鍛件組織和性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是1030℃鍛造時晶粒度不合格。

圖7 1000℃聚集工步＋成形工步鍛造的鍛件金相組織

⑵在1000℃，選用聚集工步＋成形工步鍛造時：鍛件端頭充滿良好，局部變黑現(xiàn)象明顯減少，提高了鍛件成形率；加快了鍛件兩工步生產(chǎn)速度，可一火完成，提高了生產(chǎn)效率；為后續(xù)批量生產(chǎn)及合格率提高奠定了基礎(chǔ)，延長了模具的使用壽命。