大型筒体锻件成形制造技术的发展

        应用于电力、石化等领域中关键部位的大型筒体锻件,产品的综合性能至关重要。而综合性能主要依赖于两个方面的因素，一个是材料的化学成分，另一个是产品的晶粒结构。由于在我国现有情况下，大型筒体件的材料基本采用国外系列钢种，产品的成分不可能做很大的调整，因此，提高产品综合性能的关键就在于如何使其具有良好的晶粒结构。晶粒结构包括晶粒的大小、形状、排列和方向等。以核反应堆压力壳为例，韧性指标是其综合性能的主要体现。

        研究表明，晶粒结构对于产品韧性指标的影响非常明显。可见，在材料成分基本确定的前提下，产品综合性能的提高很大程度上依赖于晶粒结构的改变,尤其是晶粒细化和分布均匀。因此，在大型筒体锻件的成形制造过程中，组织性能控制，即晶粒细化和晶粒均匀化控制，成为了产品质量和综合性能控制的关键所在。

一.冶炼与浇铸

        大型简体锻件多应用于核电、石化等重要基础行业重大装备中的核心部件，不仅要求材料成分达标，更要求内部质量过关，气孔、夹杂、疏松和偏析等常见缺陷降低。专门针对大型筒体锻件的空心钢锭在20世纪60年代出现，并在其后的几十年间逐渐发展成熟。空心钢锭的主要质量特点在于，钢锭壁厚较薄,内外表面同时进行冷却，因此，较快的冷速可以抑止较大的偏率提高材料的均质性，并在内表面形成较细的晶粒,提高铸锭内表面质量。

二.锻造

        锻造工艺的主要作用是，产品外观初步成形，破碎铸造组织，锻合内部孔隙性缺陷,防止内部萌生新裂纹，同时使晶粒细化、均匀化。大型简体锻件的锻造一般采用如下工艺流程:粗锻切除水冒口—镦 粗冲孔--芯轴拔长-—芯轴扩孔—--精锻成形。当今大型筒体锻件成形制造的趋势主要体现在大型化和细观化两个方面。在大型化方面,大型简体锻件由于其应用产品的不断升级，筒体自身尺寸规格不断的提高成为了大势所趋，逐渐挑战水压机制造尺寸极限，因此，世界各家大型筒体锻件生产商也在研发新的成形技术以适应大外径尺寸产品的需求。

三.热处理

        热处理的主要作用是消除锻造应力，降低锻件表面硬度，提高机加工性能;调整和改善在锻造过程中形成的过热与粗大组织，降低锻件内部化学成分与金相组织的不均匀性,细化晶粒，提高产品综合性能。大型简体锻件的热处理工艺一般分为预备热处理和性能热处理。预备热处理一般在锻后热处理中成主要目的是调整和细化晶粒，一般采用多次正火的方法，且正火温度逐渐降低。

四.小结

        在上述工艺流程中,冶炼浇铸、锻造和热处理均属于热加工范围，即在材料再结晶温度以上进行的加工过程,因此三道工序都可以控制和改变产品的晶粒结构。而对于大型锻件而言，由于其质量和厚度都很大，受其传热特性的限制，冷却速度很难取得很大，因此，很难完全通过浇铸和热处理来控制其内部晶粒结构。采用反复奥氏体化的方法，则会延长产品生产周期，耗费大量能源。而锻造过程兼顾产品成形和晶粒细化，可以通过不同的锻造工艺保证产品成形，并利用热变形过程中各种软化机制来细化锻件内部的细观晶粒组织，是控制产品组织性能非常重要的手段。

        以上就是这篇文章主要给大家讲述的内容，希望对大家能够有所帮助。选择中重，选择品质！