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技术咨询-如何改进锻件的低温冲击

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发表于 2024-4-18 16:20:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
材料42CrMo4, 大型外环零件(锻造碾环+正火+淬回火+机加工)

外环表面四角位置,材料及机械性能要求:抗拉1100N/mm2左右,屈服930左右;常温冲击50-70J,环类表面硬度340HB左右;-40℃低温冲击20-35J。

某家厂商的难点是,外环某位置(碾环后变形最大区域),在抗拉强度和低温冲击难以找到平衡。如果抗拉合格,则低温冲击偏低(略低于标准);低温冲击合格,则抗拉偏低(略低于标准)。像跷跷板一样。

初步分析,要加强某些工艺细节的控制,想到的方向是:

1.在不增加Ni的基础上(不增加成本),改进原材料的低温冲击韧性。然而,不了解钢材,具体细节不懂。目前寄希望于钢厂。

2.优化淬、回火工艺参数(如淬回火温度、冷却水温等),实验在进行中。锻造比大于3。

水平有限,有哪些具体的改进方向。@2266998






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发表于 2024-4-18 18:12:27 | 显示全部楼层
知道几个方向。
化学元素要求,氢,氧,氮,硫,磷等非金属元素含量;
组织评级要求,低倍的疏松,偏析,高倍的晶粒度,非金属夹杂,脱碳层,带状组织;

定性的关系,很容易就弄清楚,
但定量关系,含量或者评级具体要求到多少,能满足韧性要求并且裕量合适,这个就不知道了。

硬要说,那就参考轴承钢的要求。
为啥?因为轴承钢干净,并且厂家能办到,不是无脑的不合理苛求。

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大体的方向基本是这些,主要是定量评估下来,总是差那一点点。还需要更多的实验数据  发表于 2024-4-18 21:18
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发表于 2024-4-18 19:18:58 | 显示全部楼层
差不多吧,一般也就那几条。
从锻造的角度看,确保锻造前的预热温度均匀且足够,减少因温度不均导致的内部应力集中,从而影响材料微观组织和性能的一致性。碾环时严格控制变形程度,尤其是在变形最大的区域,避免过大的塑性变形导致晶粒细化过度或者局部硬化,这可能会影响材料的韧性和强度。
合理规划锻造顺序和速度,尽量减小局部的过大变形,确保整个外环的组织均匀性。
热处理的话,正火温度准确且保温时间充分,以便细化晶粒并获得良好的原始组织。
精确控制淬火加热温度,使其既能保证马氏体转变又能尽可能减少奥氏体晶粒长大。
对于大型零件,特别是厚度较大的外环,选择合适的淬火介质和冷却方式至关重要。可通过调整冷却介质的流速、更换冷却性能更佳的介质以及采用分级淬火等方式,使得内外部冷却更加均匀,防止产生过大的热应力和组织应力。
回火这块,通过试验确定最佳回火温度和保温时间,以期达到回火马氏体的适当分解,增加韧性而不降低过多的强度。要不然考虑下多次回火,通过两次或多次不同温度的回火,分别强化基体和析出有利第二相颗粒,提高韧性。

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也是从锻造、正火、淬回火等几个方面调整,各参数进行分组,控制单一变量,进行正交实验。  发表于 2024-4-18 21:21
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发表于 2024-4-18 20:24:32 | 显示全部楼层
你需要首先明白几个事情,

1.极限,就是这个材料的‘名义极限’,

2.,在名义极限的‘标称’下,断面尺寸,断面尺寸大了,无法均匀,不是说全断面不行,而是某个位置不行,当然,就导致整体不行了,

3,你明白我上述的扯蛋,就能有的放矢,首先,你冶炼行不行?假如冶炼根本就不行,后面不扯了,比如偏析,无法解决偏析,就是没办法,

4.  冶炼行了,凝固手段行不行,铸锭需要均热与再加热,均热与再热过程就会局部晶粒粗大,冲击就不够了,冲击与许多因素有关系,杂质,颗粒形态,晶粒度,偏析,等等,等等,

5,上述也都行,加热脱碳控制不住,冲击依然不够,脱碳以后扒皮,还得再加热呢?一加热又脱碳了,哈哈,还有,炉子一调气氛,增碳了,也不行,明白吗?特别复杂,

6.  我说的这些,你哪里需要一个极其明白吗的家伙,由他每天盯着,所有环节都看住了,行了,


说题外话了,大旱核电站的压力容器盖子,国家给一重,怎么都不行,西屋遣南棒子过来,哈哈,行了,南棒子锻造非常厉害的,不是老汉人能比拟的,认真啊!

有环节疏漏的,一定就不行,知道自己极限,是非常了不起的事情
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 楼主| 发表于 2024-4-18 21:32:55 | 显示全部楼层
2266998 发表于 2024-4-18 20:24
你需要首先明白几个事情,

1.极限,就是这个材料的‘名义极限’,

八爷说的是。主要是性能要求很接近该材料本身的极限,尤其是低温冲击要求。应力最大区域冲击不够。

在控制成本的基础上,实现精确的控制要多下功夫。目前全流程控制实现不了,对钢厂的管理比较弱势,在跟兴澄的家伙沟通钢材有哪些改进的空间,或者使用某种特殊的标准(还要控制成本)。

可以把控的是从锻造到热处理的工艺管控,主要还是细节处理,需要全程盯着工艺执行。就像他们老板说的,他们的员工还是农民的思维,凑合着做产品,自然做不好。

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你现在没办法,我明白的,没有手段,  发表于 2024-4-18 22:01
现在既要控制成本,又要盯着工人,控制好细节。哈哈,两难。  发表于 2024-4-18 21:59
就是细节,我才铁水就跟踪,你要钱就开价,行了吧!我就这么跟着,哪步不行我自己知道,就是不行啊!最终,救行了,汉人不缺设备,缺认真  发表于 2024-4-18 21:50
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 楼主| 发表于 2024-4-18 21:57:17 | 显示全部楼层
寂静回声 发表于 2024-4-18 19:18
差不多吧,一般也就那几条。
从锻造的角度看,确保锻造前的预热温度均匀且足够,减少因温度不均导致的内部 ...

目前评估下来,还是很多细节没有精确控制,如淬火水冷的时间、速度、水温等,淬火介质浓度是否合理等。

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不是国企 你一般是没这种试错机会的 成本太贵了  发表于 2024-4-18 22:28
现在没有条件各种参数试一遍,项目有时间要求,更有成本压力。  发表于 2024-4-18 22:23
当然 成本不菲 你公司肯不肯 给你这样搞  发表于 2024-4-18 22:06
最快的方法 找外文书看一遍 根据书里提到的各种参数 自己去跟一遍 跟下来 你也就有了开价的底气了 最少也是这方面的研究生了  发表于 2024-4-18 22:05
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发表于 2024-4-18 23:22:15 | 显示全部楼层
wyc3158 发表于 2024-4-18 21:57
目前评估下来,还是很多细节没有精确控制,如淬火水冷的时间、速度、水温等,淬火介质浓度是否合理等。 ...

趁着机会,我就多学点,方便的话,可以说,不方便的话,也能理解。

非金属元素含量,我不知道你现在控制啥要求,导致能接近材料极限,我先说。
[H]≤1ppm
[O]≤20ppm
[N]≤50ppm
[S]≤150ppm
[P]≤150ppm

最终组织,
低倍
疏松,偏析评级≤1.0,
气泡,白点,缩孔,当然不允许存在,

高倍
晶粒≥5,
夹杂≤1.0,
脱碳≤d*1.0%

力学性能,无损,就不提了。

过程质量检验,主要说组织要求,
正火,淬火,回火,
类似带状组织,魏氏体,淬火马氏体,回火索氏体,
以及欠热的珠光体,铁素体,过热的残奥,冷速不够的珠光体,
这些都有评级规范资料,我就没有积累了,
不知道你哪些做,哪些不做,现在控制要求是多少。

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这样看,钢厂真空系统,搅拌,浇铸都没大问题,做东西也确实是尽心尽力了。期待后续,多谢。  发表于 2024-4-19 21:13
简述下,大多数元素是大侠所列范围的1/2,有的甚至更小一些。低倍、高倍等要求均要高一些。  发表于 2024-4-19 15:58
我就想了解它是基于哪些冶金加工的条件,肯定有一些理化检验指标。机械性能跟某些指标,比如氧含量,不是互不影响的独立关系。  发表于 2024-4-19 11:02
Ni作用,这个知道,比如奥氏体不锈钢的低温韧性很高。实际材料的力学性能受很多因素影响,这个材料本身的极限,你说已经快做到了,  发表于 2024-4-19 10:50
非金属元素含量,远低于这些范围。主要是机械性能要求,接近了材料本身的极限。又需要控制成本。如果不计成本,增加Ni就能解决。  发表于 2024-4-19 10:12
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