35#鋼鍛制大型滾圈熱處理工藝優化及熱處理變形研究

宿發彬

摘要：本文通過實踐經驗介紹了35#鋼鍛制大型滾圈在生產過程中，通過合理選用熱處理參數，得到想要的熱處理性能。同時根據數據分析，掌握熱處理過程中的鍛件尺寸的變化情況，有利于在不同技術要求下合理選擇熱處理工藝參數及合理預留鍛件粗加工余量，避免因熱處理余量不足導致鍛件報廢發生。

關鍵詞：35#鋼；硬度；熱處理工藝；尺寸；收縮

一、概況

滾圈由于工作原理，導致外表面及兩側端面需要一定的硬度和耐磨性。我公司近期生產的一批（4件）35#鋼鍛制大型滾圈，在生產制造過程中發現了滾圈在熱處理過程中的尺寸變形情況，及不同熱處理工藝對鍛件性能的影響。通過對大型滾圈熱處理前后的尺寸變化情況及性能數據分析，優化了鍛件加工余量及熱處理工藝，使熱處理工藝人員在編制熱處理工藝及粗加工圖紙時能夠合理給出參數。

二、工藝優化及熱處理變形情況

我公司生產的鍛鋼滾圈材質為35#鋼，具體尺寸為：Φ5740mm/Φ5100mm×1220mm，表面硬度要求149-187HB，且回火溫度不得低于580℃。根據公司以往的生產經驗，35#鋼鍛制大型滾圈采用正常的正回火熱處理工藝后表面硬度在140-160HB范圍內，無法保證159-187HB的技術要求，因此，在煉鋼成分方面，在35#鋼化學成分要求范圍內適當提高C含量[1]（見表1），并在編制熱處理工藝時，采用了噴霧加空冷的冷卻方式[2]（見圖1），提高表面硬度，加熱爐采用Φ8×8m電阻絲加熱爐[3]。

熱處理后與用戶共檢的硬度值（見表2），設備為技術要求的里氏硬度計。

通過調整熱處理工藝的冷卻方式，35#鋼鍛制滾圈表面硬度整體提高20HB左右，完全滿足技術條件要求，工藝參數的合理性得到印證。

在生產制造過程中，我們還發現了鍛件在熱處理前后尺寸上的變化規律。

從表3中我們可以看出，滾圈外圓尺寸在熱處理后整體縮小了13-18mm，同批其他3件滾圈外徑均出現了收縮現象[4]，且外徑Φ4980mm滾圈外圓尺寸在熱處理后整體縮小了9-12mm（所有滾圈的壁厚都沒有發生變化）。

可以得出35#鋼鍛件在正火（加速冷卻）+回火的熱處理工藝后，整體外形尺寸有縮小的趨勢，并且隨著鍛件尺寸的增大外形尺寸的收縮量也隨之增大，且不是簡單的高溫變形所致。這和我們以往生產的低碳低合金類鍛件產品（如16Mn，20Mn）的尺寸變化情況有所不同，低碳低合金類鍛件在正回火熱處理后尺寸會變大，與我們這次的35#鋼鍛件的尺寸變化情況正好相反。

三、結論

1.通過對35#鋼鍛制大型滾圈熱處理工藝的調整，用噴霧加空冷的冷卻方式替代直接空冷，能夠有效提高35#鋼的正回火后硬度值。

2.35#鋼鍛制大型滾圈在經過正回火熱處理后尺寸有縮小的趨勢，并且隨著鍛件外形尺寸的增大收縮量也隨之增大。通過這一結論，可以指導粗加工圖紙的制定，即在做粗加工圖紙時要考慮材料的實際收縮變形情況，在外圓尺寸上適當增加加工余量[5]，避免因加工余量不合理滿足不了精加工，導致鍛件報廢。

參考文獻

[1]GB/T 699-2015.優質碳素結構鋼[S].

[2]康大滔，葉國斌.大型鍛件材料及熱處理[M].北京：龍門書局，1998：56-59.

（作者單位：中國第一重型機械股份公司）