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     對(duì)34CrNi3MoA中型鍛件從材料性能分析入手，對(duì)工件熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò) 合理使用淬火吊具，應(yīng)用預(yù)冷淬火法、循環(huán)控時(shí)淬火法等綜合手段，嚴(yán)格控制淬火冷卻參數(shù)：“預(yù)冷3min+PAG水溶液冷卻8min+空冷2min+PAG水溶液冷卻8min+空冷2min+PAG水溶液冷卻8min，然后提出液面空冷”，鍛件調(diào)屑后的力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求    起重機(jī)用吊具、夾具在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，各類吊具、夾具的軸類鍛件承載著被吊件與起重機(jī)間復(fù)雜的作用力。因此，對(duì)軸類承載件的力學(xué)性能要求很嚴(yán)格，不僅要有良好的強(qiáng)塑性配合，還要有良好的承沖韌度要求。此產(chǎn)品特點(diǎn)為大直徑，要求有髙強(qiáng)度和良好的塑韌性相配合，有效尺寸320mm。其加工路線為鍛 造一退火一粗加工一正火+調(diào)質(zhì)一精加工。調(diào)質(zhì)工序要求力學(xué)性能：淬火后硬度48~55HRC，回火后硬度262~321HBW，按GB/T17107—1999要求在距工件表面R/3處取縱向力學(xué)性能試樣，檢測(cè)力學(xué)性能滿足/^〖>735MPa，/~m>850MPa, A^\4%, Z>38%, >4KU2(2(TC)>47J，/1KU2(-20€)>37J 鍛件的力學(xué)性能數(shù)值要求比GB/T17107—1999規(guī)定的要髙一個(gè)等級(jí)，這就對(duì)熱處理提出了更髙的要求。 針對(duì)以問(wèn)題，我們制定了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に噮?shù)及淬火操作注意事項(xiàng)，并進(jìn)行多次工藝試驗(yàn)，力爭(zhēng)產(chǎn)品一次合格。
1.熱處理工藝設(shè)計(jì)思路
(1)材料簡(jiǎn)介合金元素Ni屬于稀缺資源，在 相關(guān)的熱處理資料中檢索“34CrNi3M0”，與此材料相關(guān)的應(yīng)用報(bào)道很少，由此可見(jiàn)此鋼在生產(chǎn)中應(yīng)用是很普遍。査閱文獻(xiàn)可知，Ni為不形成碳化物元素，使等溫轉(zhuǎn)變圖向右移，提高淬透性，降低點(diǎn)。在調(diào)質(zhì)鋼中，合金元素鉻與鎳同時(shí)加入鋼中，尤其是鉻與鎳含量之比近似于1:3時(shí)，可顯著提髙鋼的淬透性。合金元素鎳顯著降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，由此可 知，34CrNi3MoA鋼由干含Ni最較高，鍛件在氣候寒冷的低溫環(huán)境中工作，其沖右韌度降低的幅度不會(huì)太大。試驗(yàn)結(jié)果表明，-20°C沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)髙于設(shè)計(jì)指標(biāo)，工件適合在低溫環(huán)境中使用。
(2)鍛件熱處理時(shí)尺如圖1所 示， 320mm、長(zhǎng)650mm的軸部重約410kg,分700mm、厚320mm的盤(pán)部重約967kg，屬中型鍛件。
(3)工藝裝備工件形狀較復(fù)雜，現(xiàn)有的淬火夾具無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)鍛件的夾持淬火。采用加熱后用洋火料筐吊裝淬火，保證了淬火時(shí)鍛件的平穩(wěn)吊裝及淬火時(shí)鍛件均勻冷卻，從而穩(wěn)定了淬火質(zhì)量。
(4)冷卻方式淬火冷卻在熱處理中是關(guān)鍵的一環(huán)，既要保證不開(kāi)裂，又要盡量增大淬火冷卻速度，以滿足工件力學(xué)性能要求。因此冷卻方式設(shè)計(jì)就是要在這兩種條件下，尋找最佳的淬火冷卻速度。
      34CrNi3MoA鋼的理論碳當(dāng)量為0.70%。按碳 當(dāng)量條件CE=0.70% <0.75%,碳含量wc=0.35%， 在0.32%~0.36%范圍內(nèi)，此鋼種可以水淬，但需特別小心。據(jù)此分析，此鋼種用水淬有一定的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，而其要求的力學(xué)性能較高，綜合考慮，選用 濃度為15%的PAG水溶液。其冷卻速度介于水油之 間而接近于水，既避免淬火開(kāi)裂傾向，又增大了鍛件淬火冷卻速度，滿足了淬火要求。
      鍛件尺寸較大，合金含量較高，淬火時(shí)易形成 熱應(yīng)力型的應(yīng)力分布狀態(tài)，即較大的心部拉應(yīng)力。 為減小熱應(yīng)力，同時(shí)為達(dá)到高強(qiáng)韌性配合，需采取特殊的控冷方式淬火，嚴(yán)把淬火質(zhì)量關(guān)，以達(dá)到較髙的技術(shù)要求。淬火采用PAG水溶液，綜合應(yīng)用了預(yù)冷淬火、控時(shí)液空循環(huán)淬火等方法。淬火過(guò)程以文獻(xiàn)中淬火過(guò)程及工藝參數(shù)為參考，在確保不開(kāi)裂的情況下：提髙淬火冷卻速度，以提髙淬火質(zhì)量，達(dá)到提髙工件力學(xué)性能的目的。
      此材料的為705°C, A心為290°C,淬火時(shí)應(yīng)控制終冷溫度在Ms點(diǎn)以下， 使淬火完成馬氏體和（或）下貝氏體轉(zhuǎn)變，工藝控制終冷溫度<240°C。具體淬火冷卻參數(shù)為：預(yù)冷3min+PAG水溶液冷卻8min+空冷2min+PAG水溶液冷卻8min+空冷2min+PAG水溶液冷卻8min，然后提出液面空冷。每件鍛件重約1.4t,現(xiàn)有淬火冷卻介質(zhì)約40t， 每次淬火兩件約3t。淬火液滿足冷卻要求，淬火過(guò)程中打開(kāi)空冷器對(duì)淬火冷卻介質(zhì)降溫，通壓縮空氣對(duì)淬火冷卻介質(zhì)進(jìn)行攪拌。實(shí)踐證明，每爐兩件洋火完后，淬火冷卻介質(zhì)從4(TC升溫至45SC，符合淬火冷卻介質(zhì)使用要求。
(5)工藝簡(jiǎn)圖及描述鍛件粗加工后正火+調(diào)質(zhì)處理，鍛件尺寸較大，加熱采用階梯升溫，以減小加熱時(shí)鍛件內(nèi)外溫差，減小熱應(yīng)力，防止開(kāi)裂。
2.熱處理效果
      采用上述工藝方法熱處理之后，檢測(cè)表面硬度在技術(shù)要求范圍。將工件連體試棒鋸下，在鋸切面檢測(cè)硬度梯度。鍛件從表面到心部硬度均勻，橫向的性能分布合理，有利于整個(gè)截面均勻承載。工件距外表面R/3附近即50~70mm處硬度在280HBS以上，換算抗拉強(qiáng)度約950MPa,滿足技術(shù)要求。按技術(shù)要求在距外表面R/3處取試樣，檢測(cè)縱向拉伸及沖擊，選取有代表性的兩爐連體試棒檢測(cè)力學(xué)性能。檢驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，丄件熱處理滿足技術(shù)要求的力學(xué)性能，達(dá)到了預(yù)期的效果。
      通過(guò)多爐次隨件連體試樣試驗(yàn)、分析，我們初步掌握了該材料熱處理工藝過(guò)程中的工藝參數(shù)、操作要領(lǐng)，對(duì)類似鍛件的熱處理積累了經(jīng)驗(yàn)。在這次熱處理工藝設(shè)計(jì)中，有幾點(diǎn)體會(huì)供大家分享。
(1)合理地選用15%PAG類水溶液淬火冷卻介質(zhì)，綜合運(yùn)用預(yù)冷淬火、循環(huán)控時(shí)淬火等方法， 既保證淬火不開(kāi)裂（這對(duì)于冶金質(zhì)量稍差的鍛件有重要意義），又盡量增大淬火冷卻速度，以滿足鍛件力學(xué)性能要求，尋找到最佳的淬火冷卻速度，完 成符合力學(xué)性能要求的淬火冷卻。
(2)選用合適的工藝裝備、工藝參數(shù)，經(jīng)正火+調(diào)質(zhì)工藝熱處理后，對(duì)工件連體試棒進(jìn)行檢測(cè)，力學(xué)性能滿足了圖樣技術(shù)要求，達(dá)到了預(yù)期的熱處理。

(3)在本次試驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐中，力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果表明，含Ni鋼34CrNi3MoA熱處理后在保證 高強(qiáng)塑性的同時(shí)，室溫及低溫韌性均較髙，是綜合力學(xué)性能高的鋼種，適合在低溫、高應(yīng)力環(huán)境中使用。