导读
作者：张海、武彦荣、张超(东方电气集团东方汽轮机有限公司，四川)
来源：《大型铸锻件》年1月
摘要：通过对不锈钢2Cr12NiMo1W1V材料的镦头螺栓进行多次性能热处理试验，确定了2Cr12NiMo1W1V材料的镦头螺栓性能热处理工艺参数，其锻造区、热影响区和型材区的金相组织、晶粒度及力学性能均满足技术要求。
螺栓毛坯以前采用圆钢直接下料，即依据螺栓大头尺寸加余量的方式制坯，这种下料方式导致螺栓杆部的后续机加工余量非常大，材料浪费也很多，后续精加工过程中刀具消耗大，生产效率低。现在依据螺栓杆部(小头)直径选取坯料，并根据塑性变形的等体积原则计算坯料长度，利用中频感应加热炉将坯料的一端加热到一定温度后进行加压镦挤，从而形成镦头螺栓。镦头螺栓的特点是头部为锻造成形区、热影响区，螺杆尾部为型材区。改良工艺使材料利用率提高。成型过程只进行局部感应加热，既节约了能源，又减少了氧化皮的产生，提高了螺栓毛坯的表面质量和尺寸精度［1-2］。本文主要研究2Cr12NiMo1W1V不锈钢材料的镦头螺栓热处理工艺及相关力学性能。
1试验方案
将2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓试验件进行退火处理，检测各个区域的晶粒度和金相组织，再进行性能热处理，再检测其力学性能、晶粒度和金相组织，并解剖镦头螺栓，对截面硬度进行检测分析。
2试验过程
2．1镦头螺栓规格及锻压成形
2Cr12NiMo1W1V镦头70mm螺栓规格及锻造成型图如图1所示。
2．2锻件化学成分
取2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓锻件试样检测化学成分，结果如表1，化学成分均合格。
2．3退火
2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓头部为锻压成形区，进行退火处理，退火工艺如表2所示。
退火后在2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓的锻造区、热影响区和型材区各取试两件进行金相组织和晶粒度分析，其结果如表3所示。
从表3检查结果可以看出，退火后的2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓各个区域晶粒度比较好，各个区的晶粒度均为6～8级，退火后所有区域的金相组织均为回火索氏体。
2．4热处理
对退火后的2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓用箱式电阻炉进行调质热处理，热处理工艺见表4。
调质后，对2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓的锻造区、热影响区和型材区分别各取试两件进行检测，检测结果如表5所示。
从表5性能结果可以看出，2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓调质后锻压区、热影响区和型材区的性能全部合格，其中屈服强度为～MPa，抗拉强度为～MPa，满足标准要求。
调质后2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓锻压区、热影响区和型材区的金相组织和晶粒度检测结果如表6所示。
从表6可以看出，2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓调质后锻压区、热影响区和型材区的晶粒度为4～5级，满足标准要求。
2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓调质后的金相照片如图2所示。
对调质后的2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓横向截面做硬度分析，其结果如图3所示。从调质后硬度分布可以看出，2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓在调质后的硬度均匀性很好，基本在～HBW，且都满足性能要求。
3结论
(1)12Cr12NiMo1W1V镦头螺栓先采用～℃退火处理后，再进行调质热处理，其调质参数为:淬火温度为～℃，淬火介质为油;回火温度为～℃，冷却介质为空冷。
(2)调质后镦头螺栓的锻造区、热影响区和型材区金相组织均为回火马氏体，晶粒度4～5级，且2Cr12NiMo1W1V镦头螺栓横向截面的硬度分布在～HBW，其余力学性能均满足要求。
本
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