12CrNi5MoV低碳高强度合金钢轴锻件制造方法与流程

本发明属于低碳高强度轴锻件生产技术领域，主要涉及一种12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件制造方法。

背景技术：

12crni5mov是一种碳含量低且屈服强度高的材料，综合力学性能良好，尤其是焊接性能和低温韧性非常优异，广泛用于船舶及其他结构用超高强度重要结构件和零部件锻坯的制造。锻坯性能由试样的性能代表，当代表一批锻坯的试样经调质处理后性能合格时，该批锻坯才可用于制造。

原制造方法是由试样的力学性能代表锻坯的力学性能，故导致应用于加工后调质轴锻件制造较少。为此需要一种能加工调质后达到相关性能指标轴锻件的制造方法尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种经锻造加工后调质轴锻件具有细小的索氏体组织，强韧性达到最佳配合的12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件制造方法。

本发明目的实现方式为，12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件制造方法，

刚冶炼出的钢锭化学成分wt，％，熔炼分析要求如下：c0.10～0.13％，si0.23～0.37％，mn0.32～0.58％，cr0.92～1.19％，ni4.52～4.98％，mo0.42～0.58％，v0.04～0.08％；

钢锭按以下步骤加工：

1)红送热钢锭先在700～750℃加热保温1～4h，再升温至1200～1270℃，保温3～19h；

2)将经步骤1)加热、保温的钢锭置于锻造工装的上平下v型砧进行锻造，锻造采用轻、重、轻的锻造下压方式：钢锭开坯时从表面往下压30～60mm，中间向下压90～200mm，终锻时向下压30～60mm；

所述上平下v型砧中间夹角100°～120°；

4)将经步骤2)锻造下压的锻件进行调质处理，调质处理采用双淬火方式；第一次淬火是：加热至900～960℃，保温2～6小时，取出水冷透；第二次淬火：加热至900～960℃、保温2～6小时，取出水冷透；再回火至600～650℃，；保温4～12小时；得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

本发明在钢锭的化学成分上，采用低碳钢锭，并控制mn、ni合金含量在合理范围内；在生产工艺上，充分利用锻造、调质处理对最终组织索氏体的作用，获得细小的索氏体组织，确保强韧性达到最佳配合。

经本发明制造的12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件的主要性能为：rel≥785～925mpa，a≥16％，z≥45％，akv2(-20℃)≥80j，能满足船舶及其他结构用超高强度零部件锻件的制造需要。

附图说明

图1为本发明采用的锻造工装结构示意图。

具体实施方式

本发明刚冶炼出的钢锭的化学成分％,wt，熔炼分析如下：c0.10～0.13％，si0.23～0.37％，mn0.32～0.58％，cr0.92～1.19％，ni4.52～4.98％，mo0.42～0.58％，v0.04～0.08％。

本发明将红送钢锭700～750℃加热保温,再升温至1200～1270℃保温，置于锻造工装的上平下v型砧进行锻造，采用轻、重、轻的锻造下压方式，可改善锻件的应力状态，减少锻件表面裂纹。锻造下压后进行调质处理，调质处理采用双淬火水冷透、回火方式，获得细小索氏体组织，确保强韧性达到最佳，得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

本发明制造的12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件的主要性能，拉伸性能指标如下：rel≥785～925mpa，a≥16％，z≥45％；冲击韧性：-20℃低温下每个试样的akv2不得低于80j，能满足船舶及其他结构用超高强度零部件锻件的制造需要。

下面用具体实施例，参照附图详述本发明。

实施例1：

刚冶炼出的钢锭的化学成分％,wt，熔炼分析如下：c0.10％，si0.37％，mn0.32％，cr1.16％，ni4.95％，mo0.55％，v0.04％。

钢锭按以下步骤加工：

1)红送钢锭先在700℃加热保温1h，然后再1200℃保温3h；

2)将经步骤1)加热、保温的钢锭2置于锻造工装的上平1、下v3型砧(见图1)进行锻造，采用轻、重、轻的锻造下压方式，钢锭开坯时从表面往下压30mm、中间向下压90mm，终锻时下压30mm；

所述上平下v型砧中间夹角100°。

4)将经步骤2)锻造下压的锻件进行加工调质处理，调质处理采用双淬火；第一次淬火是：加热至900℃，保温2小时，取出水冷透；第二次淬火加热至900℃，保温2小时，取出水冷透；再回火600℃，保温4小时；得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

实施例2：

刚冶炼出的钢锭的化学成分％,wt，熔炼分析如下：c0.10％，si0.25％，mn0.58％，cr0.92％，ni4.98％，mo0.56％，v0.04％。

钢锭按以下步骤加工：

1)红送钢锭先在710℃加热保温1.5h，然后再升温至1220℃保温5h；

2)将经步骤1)加热、保温的钢锭置于锻造工装的上平下v型砧进行锻造，采用轻、重、轻的锻造下压方式，钢锭开坯时从表面往下压30mm、中间向下压120mm，终锻时下压30mm；

所述上平下v型砧中间夹角120°。

4)将经步骤2)锻造下压的锻件进行加工调质处理，调质处理采用双淬火；第一次淬火是：加热至910℃，保温3小时，取出水冷透；第二次淬火加热至910℃、保温3小时，取出水冷透；再回火620℃；保温6小时；得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

实施例3：

刚冶炼出的钢锭的化学成分％,wt，熔炼分析如下：c0.13％，si0.37％，mn0.55％，cr1.19％，ni4.87％，mo0.42％，v0.08％。

钢锭按以下步骤加工：

1)红送钢锭先720℃加热保温2.5h，然后再升温至1230℃保温7h；

2)将经步骤1)加热、保温的钢锭置于锻造工装的上平下v型砧进行锻造，采用轻、重、轻的锻造下压方式，钢锭开坯时从表面往下压50mm、中间向下压150mm，终锻时下压50mm；

所述上平下v型砧中间夹角110°。

4)将经步骤2)锻造下压的锻件进行加工调质处理，调质处理采用双淬火；第一次淬火是：加热至920℃，保温4.5小时，取出水冷透；第二次淬火加热至920℃、保温4.5小时，取出水冷透；再回火630℃；保温9小时；得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

实施例4：

刚冶炼出的钢锭的化学成分％,wt，熔炼分析如下：c0.11％，si0.32％，mn0.51％，cr0.97％，ni4.78％，mo0.48％，v0.05％。

钢锭按以下步骤加工：

1)红送钢锭先在730℃加热保温3h，然后再升温至1250℃保温9.5h；

2)将经步骤1)加热、保温的钢锭置于锻造工装的上平下v型砧进行锻造，采用轻、重、轻的锻造下压方式，钢锭开坯时从表面往下压50mm、中间向下压150mm，终锻时下压50mm；

所述上平下v型砧中间夹角110°。

4)将经步骤2)锻造下压的锻件进行加工调质处理，调质处理采用双淬火；第一次淬火是：加热至930℃，保温4小时，取出水冷透；第二次淬火加热至930℃、保温4小时，取出水冷透；再回火620℃；保温8小时；得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

实施例5：

刚冶炼出的钢锭的化学成分％,wt，熔炼分析如下：c0.12％，si0.23％，mn0.38％，，cr1.05％，ni4.61％，mo0.44％，v0.04％。

钢锭按以下步骤加工：

1)红送钢锭先在740℃加热保温3.5h，然后再升温至1260℃保温15h；

2)将经步骤1)加热、保温的钢锭置于锻造工装的上平下v型砧进行锻造，采用轻、重、轻的锻造下压方式，钢锭开坯时从表面往下压60mm、中间向下压180mm，终锻时下压60mm；

所述上平下v型砧中间夹角110°。

4)将经步骤2)锻造下压的锻件进行加工调质处理，调质处理采用双淬火；第一次淬火是：加热至960℃，保温5.5小时，取出水冷透；第二次淬火加热至960℃、保温5.5小时，取出水冷透；再回火650℃；保温11小时；得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

实施例6：

刚冶炼出的钢锭的化学成分％,wt，熔炼分析如下：c0.13％，si0.23％，mn0.36％，cr0.96％，ni4.52％，mo0.58％，v0.07％。

钢锭按以下步骤加工：

1)红送钢锭先在750℃加热保温4h，然后再升温至1270℃保温19h；

2)将经步骤1)加热、保温的钢锭置于锻造工装的上平下v型砧进行锻造，采用轻、重、轻的锻造下压方式，钢锭开坯时从表面往下压60mm、中间向下压200mm，终锻时下压60mm；

所述上平下v型砧中间夹角120°。

4)将经步骤2)锻造下压的锻件进行加工调质处理，调质处理采用双淬火；第一次淬火是：加热至950℃，保温6小时，取出水冷透；第二次淬火加热至950℃、保温6小时，取出水冷透；再回火630℃；保温12小时；得12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件。

本申请人对各实施例所得到12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件用gb/t228.1、gb/t229作了性能测定，测定结果见下表。

从表中可见，经本发明制造的12crni5mov低碳高强度合金钢轴锻件的主要性能为：rel≥785～925mpa，a≥16％，z≥45％，akv2(-20℃)≥80j，能满足船舶及其他结构用超高强度零部件锻件的制造需要。