本發明涉及一種大型鍛件（10噸以上）加工方法，尤其是一種高性能30crni3mov鋼鍛件加工技術，具體地說是一種30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除方法，它通過先進行普通熔鑄和電渣重溶，再進行多火次鍛造然后進行正火+回火+正火+調質處理的方法對30crni3mov鋼的枝晶偏析進行控制，同時具有更優異綜合性能平衡的高淬透性高強鋼大型鍛件制造的組織控制技術。

　　背景技術：

　　30crni3mov鋼具有高的淬透性和良好的綜合力學性能，淬火高溫回火后可在大截面上獲得均勻的強度、高的塑性、韌性、疲勞強度，低的冷脆轉變溫度和缺口敏感性。無明顯回火脆性，切削性能中等，冷變形塑性和焊接性較差。對白點的形成敏感，鍛后盡量緩冷。宜作截面較大的零件，如軸類零件、對接接頭、齒輪等。

　　大型鍛件必須由大型鑄錠鍛造而成，大型鑄錠在制造過程必然存在枝晶組織等組織、成分的不均勻性。為滿足力學性能，大型鍛件通常須采用淬透性高強度高的鋼種，如：ni-cr-mo-v系鋼等。但這類鋼過冷奧氏體穩定性高，組織遺傳傾向大（即馬氏體、貝氏體等非平衡原始組織在重新奧氏體時，繼承和恢復了原始粗大晶粒的現象），造成大型鍛件晶粒粗大和不均勻，進而影響其沖擊韌性、脆性轉變溫度、超聲波可探性和導磁性等性能。

　　為了解決大型鍛件組織遺傳帶來的晶粒粗大和不均勻問題，目前通常采用復雜并且周期很長的鍛后熱處理工序（鍛后多次正火、臨界區高溫側正火、退火等）來加已改善。但對于枝晶嚴重區域，仍然會出現較嚴重的粗晶和混晶現象。因此，要從根本上阻斷粗晶和混晶現象，必須控制大型鍛件內的枝晶等不良組織。

　　鍛件的組織性能與鍛造工藝有很大的關系。相對于單火次鍛造，多火次鍛造可以通過多次鍛前加熱發生的再結晶、奧氏體相變等改善材料組織。鍛造比的大小影響鍛件質量，鍛造比不能太小但也并非越大越好，前者會導致枝晶組織得不到消除，后者會導致組織、性能方向性明顯。

　　從已有的研究結果來看，有關枝晶組織、鍛造組織不均勻性、熱處理組織遺傳及粗晶混晶現象之間內在聯系的研究，在國內外尚未見公開報道。而發達國家針對高淬透性高強鋼大型鍛件的制造技術，一直對我國嚴格封鎖。鑒于此，本項目針對高淬透性高強鋼大型鍛件制造的國際最新發展趨勢，研制開發出與現有制造技術相比，具有粗晶和混晶組織程度更低、同時具有更優異綜合性能平衡的高淬透性高強鋼大型鍛件制造的組織控制技術，獲得完全自主知識產權，達到并保持國際領先水平，推動我國在高淬透性高強鋼大型鍛件制造領域實現跨越式發展。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的針對現有的30crni3mov鋼大型鍛件加工后存在枝晶組成織，使鍛造組織不均勻性，影響鍛件性能質量的問題，發明一種30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除方法。

　　本發明的技術方案是：

　　一種30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除方法，其特征在于：該枝晶偏析控制技術包括依次進行鋼錠普通熔鑄、電渣重熔、多火次鍛造、正火+回火+正火+調質處理過程。

　　所述的多火次鍛造包括依次進行的2次鐓拔鍛造，2次鐓拔鍛造是指單次鐓拔即一鐓一拔進行兩次，單次鐓拔的鍛造比為2-4，多火次鍛造的總鍛造比8。

　　所述的正火熱處理工藝為920℃±10℃×4h±0.5h保溫后進行空冷。

　　所述的回火熱處理工藝為610℃±10℃×8h±0.5h保溫后進行油冷回火。

　　所述的調質處理工藝為860℃±10℃×4h±0.5h保溫后進行油冷淬火和610℃±10℃×8h±0.5h保溫后進行油冷回火。

　　本發明的有益效果：

　?。?）本發明的30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除技術的方法，采用電渣重熔方法能夠減少鋼中非金屬夾雜,改善鋼的熱加工性能，提高鋼錠的加工成材率。

　?。?）本發明的30crni3mov鋼大型鍛件枝晶偏析消除技術的方法，一方面，通過多火次鍛造后的再結晶，消除了枝晶偏析；另一方面，通過正火+回火+正火的多次熱處理消除了組織遺傳并通過相變細化了晶粒。

　?。?）本發明揭示了枝晶組織、鍛造組織不均勻性、熱處理粗晶混晶組織之間的內在聯系，突破了ni-cr-mo-v系高淬透性高強鋼大型鍛件的枝晶組織熔鑄控制與擴散退火和鍛造加工控制、熱處理粗晶混晶組織控制等關鍵技術，建立的ni-cr-mo-v系高淬透性高強鋼大型鍛件的組織控制技術原型，為高性能ni-cr-mo-v系高淬透性高強鋼大型鍛件的高可靠短流程低成本生產提供技術基礎和理論依據，對推動我國高淬透性高強鋼大型鍛件領域的制造技術進步具有十分重要的意義。

　　附圖說明

　　圖1是本發明的加工方法制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的宏觀浸蝕示意圖。

　　圖2是本發明的加工方法制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的金相組織掃描電子顯微鏡照片。

　　圖3是現有工藝制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的宏觀浸蝕示意圖。

　　圖4是現有工藝制備所得30crni3mov鋼大型鍛件的金相組織掃描電子顯微鏡照片。

　　具體實施方式

　　下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

　　如圖1、2所示。

　　一種30crni3mov鋼大型鍛件（10噸以上）枝晶偏析消除方法，它包括以下步驟：

　　首先，對30crni3mov鋼錠進行普通熔鑄；

　　然后，再對普通熔鑄后的鋼錠進行電渣重熔，減少鋼中非金屬夾雜,改善鋼的熱加工性能，提高鋼錠的加工成材率；

　　第三，對電渣重熔后的鋼錠進行多火次鍛造加工，通過多火次鍛造后的再結晶，消除枝晶偏析。多火次鍛造包括依次進行的2次鐓拔鍛造，2次鐓拔鍛造是指單次鐓拔即一鐓一拔進行兩次，單次鐓拔的鍛造比為2-4，多火次鍛造的總鍛造比8。

　　最后，對鍛件進行正火+回火+正火+調質處理，通過正火+回火+正火的多次熱處理消除組織遺傳并通過相變細化晶粒。具體熱處理參數為：

　　920℃×4h保溫后空冷正火+610℃×8h保溫后進行油冷回火+920℃×4h保溫后空冷正火+調質處理（860℃×4h保溫后進行油冷淬火+610℃×8h保溫后進行油冷回火。

　　經過上述處理后的鍛件宏觀浸蝕照片（圖1）與采用掃面電子顯微鏡拍攝的金相組織（圖2）。

　　從鍛件的金相組織中可以看出：鍛件組織內部的夾雜物相對比較少，夾雜物主要為富o、c、fe、s、ca和富o、al、ca的夾雜物，分別以氧化鐵、氧化鋁為主。晶粒尺寸在10~30μm，平均尺寸為20μm，細化了晶粒組織，鍛件的枝晶偏析現象得到了明顯消除。

　　圖3、4是現有普通工藝制備的30crni3mov鍛件的宏觀浸蝕照片及掃面電子顯微鏡拍攝的金相組織。從宏觀上看該鍛件的表面有許多枝晶的偏析，從微觀組織上看內部有夾雜物的存在，并有枝晶的存在。

　　本發明未涉及部分與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。

　　技術特征：技術總結