PCrNi3MoV鋼芯軸的熱處理工藝優化

文海燕

(內蒙古北方重工業集團有限公司特鋼事業部，內蒙古014033)

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PCrNi3MoV鋼芯軸的熱處理工藝優化

文海燕

(內蒙古北方重工業集團有限公司特鋼事業部，內蒙古014033)

介紹了利用16 MN精鍛機將PCrNi3MoV鋼芯軸鍛造成型后直接進行淬火熱處理工藝。結果表明，PCrNi3MoV鋼芯軸高溫形變熱處理后，強度提高，塑性和韌性得到進一步改善。

PCrNi3MoV；芯軸；形變熱處理

熱處理技術是機械制造業中極為關鍵的制造技術[1]。為了進一步提高零件的使用性能，降低生產成本，有時將幾種加工工藝混合在一起形成一種復合工藝。變形熱處理就是將塑性變形和熱處理有機結合在一起的復合工藝[2]，此工藝既能提高鋼的強度，又能改善鋼的塑性和韌性，同時還能簡化工藝，降低能源消耗。因此本文對PCrNi3MoV鋼芯軸高溫變形熱處理進行了研究。

1 芯軸的材料及技術要求

我公司生產的芯軸材料牌號為PCrNi3MoV，其化學成分見表1，調質狀態交貨，力學性能要求見表2。芯軸圖見圖1。

根據產品結構和技術要求，制定的工藝路線為：電渣重熔→自由鍛機開坯→坯料擴氫處理→16 MN精鍛機成型→淬水→回火→校直→交貨。

表1 PCrNi3MoV鋼芯軸化學成分(質量分數，%)

表2 PCrNi3MoV鋼芯軸的主要力學性能要求

圖1 芯軸圖

2 設備

16 MN精鍛機是我公司從奧地利GFM公司引進的自動化鍛造設備。該設備的主要優勢是自動化程度高，鍛造速度快，四錘頭同步鍛打成型，使得鍛件表面光潔度高，表面質量好，鍛造過程熱量損失少，同時保證理想的淬火溫度。

3 工藝參數

3.1 變形溫度

根據材料的化學成分以及精鍛機的變形特點，將PCrNi3MoV鋼芯軸鍛造溫度設定為1 110℃。

3.2 變形量

根據產品結構，選取4.2 t電渣錠，利用30 MN自由鍛機將鋼錠開坯到?400 mm×4 150 mm，坯料擴氫處理后，轉到精鍛機成型。成型過程分三個道次進行，每道次的變形量為25%～34%。

3.3 淬火、回火工藝過程

表3 試樣的組織和力學性能檢測結果

(1)鍛造結束后立即傳輸到淬水槽淬水。傳輸過程時間控制在8 min左右，鍛件溫度控制在850℃以上。

(2)芯軸淬火結束后，裝入回火爐中進行回火處理。

4 實驗結果與分析

在鍛件非印記端切取寬度為15 mm的試片取樣進行力學性能實驗，并利用沖擊試樣做晶粒度檢測和顯微組織檢測，結果見表3。結果表明，經過此工藝處理后的PCrNi3MoV鋼芯軸，其力學性能、組織、晶粒度完全符合廠家技術要求。同時與原工藝(精鍛機鍛造→退火→正火→淬火→回火)相比，不但工藝得到了簡化，而且強度提高了10%，塑性和韌性得到了改善。

5 結論

(1)16 MN精鍛機先進的鍛造技術和快速的成型方法為PCrNi3MoV鋼芯軸高溫變形熱處理創造了條件。

(2)PCrNi3MoV鋼芯軸高溫變形處理后，抗拉強度提高了10%，塑性和韌性得到改善。

(3)PCrNi3MoV鋼芯軸高溫形變熱處理后的組織和晶粒度與傳統的退火+調質工藝得到的組織和晶粒度一致。

(4)PCrNi3MoV鋼芯軸優化后的熱處理工藝與原工藝相比，大大地簡化了生產工序，降低了能源消耗。

[1] 陳銳，羅新民.鋼件的淬火熱處理變形與控制[J].熱處理技術與裝備，2006，27(1):18-22.

[2] 崔忠圻.金屬學與熱處理[M].北京：機械工業出版社，2000：308-309.

編輯 杜青泉

Optimization of the Heat Treatment Process for PCrNi3MoV Steel Mandrel

Wen Haiyan

PCrNi3MoV steel mandrel has been carried out quenching process directly after it has been forged for forming by 16 MN precision forging machine. The results show that after heat treatment of PCrNi3MoV steel mandrel at high temperature, the strength is raised, and the plasticity and toughness are improved further.

PCrNi3MoV; mandrel; thermomechanical treatment

2016—09—09

文海燕(1985—)，女，中級工程師，碩士研究生，主要從事精鍛件成型與熱處理工作。

TG156

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