技術文章

MC5D輥坯鍛造技術研究

工作輥主要技術參數

工作輥化學成分

工藝技術分析

MC5D工作輥屬于高碳過共析鋼，該鋼在電渣重熔凝固中，遵循相律和選分結晶的規律，高熔點的碳化物先形核結晶，形成碳與合金元素富集區，在后期鍛造變形中被拉長，形成碳與合金元素貧化帶和富化帶交替分布的帶狀組織，在帶狀組織附近還存在與基體有很大不同的一次碳化物(液析) 。在后續不合理的加熱、鍛造及冷卻條件下，最終形成嚴重的碳化物、碳化帶狀及網狀碳化組織。這種不良組織在最終熱處理時易造成淬火裂紋，嚴重影響產品使用壽命。

技術措施研究

高溫擴散是改善鋼中偏析、消除液析碳化物的重要措施。高溫擴散即通過高溫長時間保溫，一方面通過偏析元素充分擴散，改善鋼內原始偏析程度，另一方面溶解或消除液析碳化物。

     采用中間坯高溫擴散具備一定優勢，但由于中間坯擴散為成形火次，加熱溫度高，保溫時間長，必須預留合理的鍛造比，否則嚴重影響產品最終晶粒度。鍛造比一般選擇在1.8～2.0 之間。對于高溫擴散時間，每類鋼隨著C 含量及合金不同，同時每個廠的電渣錠偏析程度不一樣，擴散時間均不等，根據實踐檢驗情況，按照3 h/100 mm控制擴散時間，能達到良好效果。

     對于高溫擴散溫度，一般采取低于固相線下150～200℃的溫度，MC5D 鋼固相線為1332℃，考慮料溫比爐溫低30℃，最初按照1180～1200℃進行高溫擴散，但實際液析碳化物不理想。后經實際驗證按照1220～1240℃進行高溫擴散，再將爐溫降低至1180 ～1200℃保溫1 h～2 h，液析碳化得到有效改善，同時避免了過熱問題。輥坯為臺階軸類鍛件，成形過程中由于先后順序影響，先成形部位終鍛溫度下的二次碳化物析出嚴重，往往出現帶狀及網狀超標問題。為避免該問題，坯料各部位盡可能采取均勻溫度下成形，對此采取了下列控制措施: (1) 輥坯成形前各臺階部位直徑方向預留30 mm 余量，鍛造溫度控制在900℃ 左右，再從一端順序滾圓精整出成品。此作用是控制各臺階段成形溫度均勻，打碎已析出的二次碳化物。(2) 預先留30 mm 余量，成形變形量約10%。此時表面溫度低，坯料心部溫度高，精整過程中，心部將獲得較大變形量，可有效控制產品晶粒度。(3) 鍛造后采取先水冷再鼓風霧冷方式，減少二次碳化物析出。

結論

(1) 該輥坯整體工藝設計，滿足高質量輥坯制造需求。

(2) 采取中間過程坯高溫擴散，能有效降低擴散時間，降低生產成本。

(3) 通過終鍛前溫度控制及余量小變形量，鍛造后采取水冷加鼓霧冷卻，能有效解決二次碳化物析出。

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