大型板类锻件的锻造
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Ａｂ ｔ ｃ ：Ｗ ｈ ｎ ｐ ｏ ｕ ｉｇ ｈ ａ ｙ ｐ ａ ｅ － ｈ ｐ ｄ ｆｒ ｉｇ ｔ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌ ｏ ｇｎ ｒ ｃ ｓ ｅ ，ｄ ｅｔ ｈ ｓ ｅ ｔ ｓ ａｔ ｒ ｅ ｒ ｄ ｃ ｅ ｖ ｌｔ ｎ ｓ ａ ｅ ｇｎ ｓ ｗｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｒ ｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ｕ ｏ ｔ ｅ ａ ｐ ｃ ｎ ｏ ｈ ｏ ｆ ｆａ ｕ ｅ ｆ ｈ ａｄ ｆ ｒ ｉｇ ，ｉ ｉ ｄｆｉ ｌ ｔ ｅ ｅｒｑ ｉ ｍｅ ｔ ａ ｎ ｉ ｗｉｔ ａ ｉ ａ ｄ ｂａ ｋ ｗ ｄ ｈ ｒｔ ｈ ｕ ｄ ｅ ｔ ｒ ｓｏ ｅｓ ｉ ｏ ｇ ｎ ｓ ｔ ｓ ｉ ｃ ｔ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ｒ ｔ ｆｕ ｔ ｅ ｎ ｓｔ ｔ ｖｌ ｄ ｈ ｒ ｔ ｎ ｌｎ － ｔ ａｉ ｓ ｏ ｌ ｈ ａ — ｏ ｉ ｏ ｂ ｉ ｎ ｕ ｈ ｔ ｒ ｖ ｎ ｅ ｓｌ ｓｒ ｓ ｅ ｈ ｏ ｇｎ ｓ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｎ ｔ ｅｈ ｉｈ ｉ ｃｉ ｎ Ｔｈ ｒｆ ｒ ，ｃａ ｋ ｅ ｂｇ ｅ ｏ ｇ Ｏ ｐ ｅ ｅ ｔｔｎ ｉ ｔｅ ｓ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ｉｇ ｒ ｏ ｒｓ ｅ ｉ ｈ ｅ ｔｄｒ ｔ ． ｅ ｄ ｇ ｅ ｏ ｅ ｅｏ ｅ ｒ ｃ ｓ ｔｎ ｅ ｍｉａ ｅ ｔ ｈ ｒ ｓａ ｏ ｄ ｒ ｎ ｒｔ ｅ ａ ｔ ｉ ｈ ｅｏ ｍａ ｉｎ ｂ ｄｅ ．Ｔｈ ｉｗｐ ｉ ｔ ｓｔｓｉ ｅ ｙｄ ｓｅ — ｅ ｄ ｔ ｇ ｒ ｎ ｔ ｅｃｙ ｔ ｌ ｒ ｅ ｓａ ｄｂ ｉ ｌ ｒｓ ｎｔ ｅ ｆ ｒ ｔ ｉｓ Ｏ ａ ｔ ｂ ｔ ｐ ｄ ｏ ｏ ｅ ｅ ｏ ｎ ｅ ｔ ｄ ｂ ｉｓ ｖ ｉ ｉ ｆ ｃ ｔ ｇ ｅ ｐ ｒ ｎ ｆｔ － ｉｃ ｌｔｎ ｓ ａ ｅ ｒ ｉｇ ｉ ｎ ｅｓ ｐ ｒｏ ｉ ｉｓ ｅ ｔ ｎ Ｔｏｏ ｅｃ ｍｅ ｔ ｅｓ ｏ ｔｏ ｎ ｓ ｉ ｘ ｅｉ ｎ ｍｅ ｔ ｗｏ ｐｅ ｅｐ ａｅ － ｈ ｐ ｆ ｇｎ ｓｆ ｌ ｉ ｔ ｕ ｅ ｓ ｎｃ ｎ ｐ ｃ ｉ． ｏ ｄ ｏ ａｉ ｎ ｈ ｇ ｏ ｖ ｒｏ ｈ ｈ ｒｃ ｍｉ ｇ ｏ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌ ｏ ｇ ｎ ｓｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ａ ｅ ｒ ｐ ｓ ｓ ｔ ｅ ｏ ｔ ｌｆｒ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｌ ，Ｎｅ Ｆ ｆｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｆ ｒ ｉ ｒ ｃ ，ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｐ ｏ ｏ ｇ ｓ ｏ ｅ ｈ ｐ ｉ ｏ ｇｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ，ｎ ｍｅｙ ｍａ ｇ ｗ Ｍ ｒ ｉ ｇ ｏ Ｆ ｇｎ Ｍ ｅｈ ｄ ｏ ｅ ｖ ｌ ｅ － ｈ ｐ ｒ ｉ ｇ ，ｂ ｓ ｎ ｔ ｅｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｈ ｅ ｅ ｎ ｓ ｔ ｏ ，ｆ ｒｈ ｙ ｐａ ｎ ｓ ａ ｅ ｆ ｇ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ｕ ｒ ｎ ｓ ｃ ｃ ｉｖ ｍｅ ｔ．Ｔｈ ｅ Ｆ ｏ ｇｎ ｅｈ ａ ｔ ｄ ｏ ｄ ｈ ｒ ａ ｅｎ ｗ Ｍ Ｆ ｒ ｉ Ｍ ｔ ｏ ｇ ｄ
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ＬＩ Ｇｕ Ｕ ｈｌ ｌ ｉ
（ ｏｌｇ ｆＭｅｈ ｎｃ ｌ ｇｎ ｒ ｇ Ｃ ｌ ｅｏ ｃ ａ ｉ ｉｅｉ ，Ｙａ ｓ ａ ｉｖ ｒｉ ，Ｑｉｈ ａ ｇ ａ ｂ ｉ ６ ０ ４ ｈｎ ） ｅ ａ Ｅｎ ｎ ｎ ｈ ｎＵｎ ｅｓ ｙ ｔ ｎ ｕ ｎ ｄ ｏＨｅ ｅ ０ ６ ０ ，Ｃ ｉａ
２ 常规大型板类锻件锻造工艺剖析
大 型板类 锻件 的 常规锻 造 工艺过 程 如下 ：钢锭
或倒棱 、镦粗）后用上、下普通平砧拔长。 是要在其内部形成较大的静水压力。压应力的数值 镦粗 （ 越大，相应的静水压力就越大，也就越有利于消除 其 主要 变形阶段 ，是采 用上 、下普 通平 砧拔 长工 序
未发现有夹杂物聚集 ，仅有少量பைடு நூலகம்氧化物夹杂。氧
化物 聚集处没有发现裂纹 （ ５ 。 图 ）
终是压应力，当砧宽 比大于 ０９ ， ． 时 锻件轴 向也为 压应力。所以在板类锻件锻造时，传统 的锻造工艺
理论忽略了当料宽 比不恰 当时存在横向拉应力或存
在剧烈剪切应 力 的事实 。
大型板类锻件的尺寸待征是：Ｌ Ｂ ，Ｂ Ｈ≥ ／ ≥１ ／ １３ ． ，Ｈ≥３０ ０ｍｍ，其 中 Ｌ、Ｂ和 Ｈ 分别为锻件 的 长度方向、宽度方 向和高度方 向尺寸，对于大型板 类锻件 ，其高度 Ｈ≥３０ ０ｍｍ。由于这种尺寸关系， 当锻造工艺执行到沿板的宽度 Ｂ方向压下时，一般 情况下不可能满足不形成轴 向拉应力 的砧宽 比 ｗ／
为５ ｍｍ 的断续裂 纹 ，如 图 １ 所示 。裂纹产生 于氧化
图 ４ ９—４ 裂纹 形貌 （ ０） １７５ ×１０
Ｆｇ ４ ９ ｉ ． １—７ ５ｃ ａ ｋ ｒ ｈ ｌｇ （ ０ ） ４ ｒ ｃ ｓｍｏ ｐ ｏｏ ｙ １ ０
物夹杂处，裂纹尾端在夹杂物处比较圆钝 ，而在无
夹杂物处 ，裂 纹尾 部 尖锐 ，沿 晶界分 布 ，如 图 ２所
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锻压技 术
２０ 年 ０５
第２ 期
大 型板类 锻件 的锻 造
刘 国晖
（ 燕山大学 机械工程学 院，河北 秦皇岛 ０６ ０） ６０４
摘要：常规锻造工艺生产大型板类锻件时，由于大型板类锻件 的尺寸待征 ，无法满足高度方向压下时其砧宽 比和料宽 比不 出现拉应力 的条件 ，因而在锻造过程中，在其材料组织的晶界或晶界薄弱处容易形成新的裂纹源。通 过对超声探伤报废的 ２ 块板类锻件 （ 模块）进行解剖试验 ，其结果证明了这一论断 。为了克服大型板类锻件的锻造 工艺的缺点 ，根据锻造理论和工艺的最新研究成果，提出了锻造大型板类锻件 的新 Ｆ 锻造法 。用新 Ｆ 法锻造板 Ｍ Ｍ 类锻件，可有效地控制工艺参数 ，防止在变形体内产生形成裂纹的机制，并可大幅度降低板类锻件的废品率 。将该 工艺用于大型锻件的生产与修复 中，也是非常有效的。
ｔ ｎｂｄｅ．Ｉｉ ｖｒｉ ｙ ｒ ｕｔ ｎｐａｔ ｅ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｍ ｏｇｎ ｔｏ ｎｐｏ ｕｅ ｈ ｃａｉ ａｄｄ－ ｉ ｉ ｔｓ ｅｉｅ ｂ ｏ ｃｏ ｒｃ ｃ ａ ｔｅ ｗ Ｆ Ｆ ｒｉ Ｍｅ ｄｃ ｒｄ ｃ ｅ ｏ ｏ ｓ ｆ ｄ ｐｄ ｉ ｉ ｔ ｎ ｇ ｈ ａ ｔ ｍｅｈｎｓ ｎ ｅ ｍ
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关键词 ：大型锻件 ；板类锻件；新 Ｆ 法 ；锻造 Ｍ
中图分 类号 ：Ｔ ３ ６ Ｇ １ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ －９０ （０ ５ ２ ０４０ ００３ ４ ２０ ）０－ ０－３ ０
Ｆ ｒ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｆｈ ａ ｙ ｐ ａｅ －ｈａ ｅ ｏ ｇｎ ｓ ｏ ｇｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｅ ｖ ｌ ｔｎ ｓ ｐ ｄ ｆ ｒ ｉ ｇ
造工艺中存在着形成横 向拉伸应力和附加横 向剪切 １ ，这也是板类锻件探伤合格率 合适的锻造工艺来消除。但在实际生产 中，典型的 应力的变形机制［ ］
不高 的主要原 因 。
只有 ５ ～６ 左右 。究其原因，除了冶金方面的 Ｏ Ｏ 缺陷以外，主要是锻造工艺不合理所致 。根据锻造 工艺理论 ，锻合钢锭 内部冶金缺陷的力学条件 ，就
示。在编号为 ９—４ 模块锻件的中心部位 ，有 ５ １７５ ～６ 条细裂纹 ，裂纹的长度多数为 ５ ｍｍ￣６ ｍｍ，最长者 达 １ｍｍ，如图 ３所示 。进一步 的高倍 检验表明， ２ 裂纹沿晶界分布，尾部尖锐 （ ４ ，而在裂纹附近 图 ）
引 言
宽板类锻件 ，往往 由钢锭直接锻制而成，其内
部 不可避免 的存 在着 冶金 缺 陷 ，这些 缺 陷需要 通过 宽板类 锻件 ，如模 块 的超 声探 伤合 格率 较低 ，往往
锻件内部的各种冶金缺陷。因此 ，锻制合格板类锻 件的关键，是尽可能在其内部避免拉伸应力。锻造
工艺理论 的最新研 究 成果 表 明，现有 的板类 锻件 锻
这样，在变形体 内就会有双向拉应力存在，易在晶 界或晶界薄弱处形成新 的裂纹源 。压完后翻转 ９。 ０， 沿锻件高度 Ｈ 方向继续拔长时 ，料宽 比 Ｂ Ｈ 会远 ／
大于 １ ，如果再加上砧宽比ｗ／ 控制不当， Ｈ 就有可
能在变形区的水平对称面附近产生剧烈的剪切变形
而萌生层状横 向裂纹源 。 前一次 锻造循环 中可 能 出现 的纵 向裂纹 源 和翻
来实 现 的。因此 ，拔 长 工艺 及工 艺参 数 的选 择 对板
＊ ，３ 男 ４岁，实验师 收稿 日期 ：２０ －４３ ０ ４０—Ｏ
４
类锻 件 的质量至关重要 。 传统的锻造工艺理论对普通平砧拔长时的应力
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状态是这样描述 的 ：砧 子 压下 方 向和锻 件 的横 向始
图 ３ ９—４ 低倍腐 蚀结 果 （１： ） １７ ５ １
Ｆ ｇ ３ ９ — ４ ｏ ｒ ｓ ｎ ｒ ｓ ｌ ｏ ｓ ｒ ｅ ｙ ｌＷ ｉ ． １ ７ ５ ｃ ｒｏ ｉ ｅ ｕ ｔ ｂ ｅ ｖ ｂ ｏ ｄ Ｏ ｐ ｗｅ ｃｏ ｃ ｐ （ ｏ ｒｍｉｒ ｓ ｏ ｅ １：１ ）
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转 ９。 ０后压缩 可能萌生 的层状横 向裂纹 源，都在毛 坯内部的同一位置 和同一方向。反复变形 的结果 ，
就有可能在其 内部 形成 裂纹 缺 陷 。是 常规锻 造工 艺
生产大型板类锻件的致命弱点和锻件废 品率高的原 因 ，从 实际锻件 的解剖 实验结果 中得到证实 。 陕西重型机器厂曾解剖了 ２块探伤报废的大型 模块 （ 材料 均为 ５ ｒ ｏ Ｃ Ｎｉ，用常规锻造工艺锻 制） ， 在锻件的垂直长度中心线处切取试片，进行低倍和 高倍检测。 在编号为 ９—２ １７９的模块 中心 部位 ，有一 条长 约
Ｈ 和不形 成 横 向拉 应 力 的 料 宽 比 Ｂ／ 的要 求［ 。 Ｈ ３ ］
－ ．
、 —
ｒ ． ’－ 。
图 ２ ９—２ 裂纹局 部放 大 （ ０ ） １７ ９ ×１０
Ｆ ｇ ２ ９ — ２ ｒ ｃ ｓａ ｌ ｉ ａ ｔ （ ０ ） ｉ． １ ７ ９ ｃ ａ ｋ ｍｐ ｉ ｅ ｐ ｒ ｌ ×１ ０ ｆｄ ｙ
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ＬＩ Ｇｕ Ｕ ｈｌ ｌ ｉ
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２ 常规大型板类锻件锻造工艺剖析
大 型板类 锻件 的 常规锻 造 工艺过 程 如下 ：钢锭
或倒棱 、镦粗）后用上、下普通平砧拔长。 是要在其内部形成较大的静水压力。压应力的数值 镦粗 （ 越大，相应的静水压力就越大，也就越有利于消除 其 主要 变形阶段 ，是采 用上 、下普 通平 砧拔 长工 序
未发现有夹杂物聚集 ，仅有少量பைடு நூலகம்氧化物夹杂。氧
化物 聚集处没有发现裂纹 （ ５ 。 图 ）
终是压应力，当砧宽 比大于 ０９ ， ． 时 锻件轴 向也为 压应力。所以在板类锻件锻造时，传统 的锻造工艺
理论忽略了当料宽 比不恰 当时存在横向拉应力或存
在剧烈剪切应 力 的事实 。
大型板类锻件的尺寸待征是：Ｌ Ｂ ，Ｂ Ｈ≥ ／ ≥１ ／ １３ ． ，Ｈ≥３０ ０ｍｍ，其 中 Ｌ、Ｂ和 Ｈ 分别为锻件 的 长度方向、宽度方 向和高度方 向尺寸，对于大型板 类锻件 ，其高度 Ｈ≥３０ ０ｍｍ。由于这种尺寸关系， 当锻造工艺执行到沿板的宽度 Ｂ方向压下时，一般 情况下不可能满足不形成轴 向拉应力 的砧宽 比 ｗ／
为５ ｍｍ 的断续裂 纹 ，如 图 １ 所示 。裂纹产生 于氧化
图 ４ ９—４ 裂纹 形貌 （ ０） １７５ ×１０
Ｆｇ ４ ９ ｉ ． １—７ ５ｃ ａ ｋ ｒ ｈ ｌｇ （ ０ ） ４ ｒ ｃ ｓｍｏ ｐ ｏｏ ｙ １ ０
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锻压技 术
２０ 年 ０５
第２ 期
大 型板类 锻件 的锻 造
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（ 燕山大学 机械工程学 院，河北 秦皇岛 ０６ ０） ６０４
摘要：常规锻造工艺生产大型板类锻件时，由于大型板类锻件 的尺寸待征 ，无法满足高度方向压下时其砧宽 比和料宽 比不 出现拉应力 的条件 ，因而在锻造过程中，在其材料组织的晶界或晶界薄弱处容易形成新的裂纹源。通 过对超声探伤报废的 ２ 块板类锻件 （ 模块）进行解剖试验 ，其结果证明了这一论断 。为了克服大型板类锻件的锻造 工艺的缺点 ，根据锻造理论和工艺的最新研究成果，提出了锻造大型板类锻件 的新 Ｆ 锻造法 。用新 Ｆ 法锻造板 Ｍ Ｍ 类锻件，可有效地控制工艺参数 ，防止在变形体内产生形成裂纹的机制，并可大幅度降低板类锻件的废品率 。将该 工艺用于大型锻件的生产与修复 中，也是非常有效的。
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关键词 ：大型锻件 ；板类锻件；新 Ｆ 法 ；锻造 Ｍ
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不高 的主要原 因 。
只有 ５ ～６ 左右 。究其原因，除了冶金方面的 Ｏ Ｏ 缺陷以外，主要是锻造工艺不合理所致 。根据锻造 工艺理论 ，锻合钢锭 内部冶金缺陷的力学条件 ，就
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类锻 件 的质量至关重要 。 传统的锻造工艺理论对普通平砧拔长时的应力
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状态是这样描述 的 ：砧 子 压下 方 向和锻 件 的横 向始
图 ３ ９—４ 低倍腐 蚀结 果 （１： ） １７ ５ １
Ｆ ｇ ３ ９ — ４ ｏ ｒ ｓ ｎ ｒ ｓ ｌ ｏ ｓ ｒ ｅ ｙ ｌＷ ｉ ． １ ７ ５ ｃ ｒｏ ｉ ｅ ｕ ｔ ｂ ｅ ｖ ｂ ｏ ｄ Ｏ ｐ ｗｅ ｃｏ ｃ ｐ （ ｏ ｒｍｉｒ ｓ ｏ ｅ １：１ ）
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就有可能在其 内部 形成 裂纹 缺 陷 。是 常规锻 造工 艺
生产大型板类锻件的致命弱点和锻件废 品率高的原 因 ，从 实际锻件 的解剖 实验结果 中得到证实 。 陕西重型机器厂曾解剖了 ２块探伤报废的大型 模块 （ 材料 均为 ５ ｒ ｏ Ｃ Ｎｉ，用常规锻造工艺锻 制） ， 在锻件的垂直长度中心线处切取试片，进行低倍和 高倍检测。 在编号为 ９—２ １７９的模块 中心 部位 ，有一 条长 约
Ｈ 和不形 成 横 向拉 应 力 的 料 宽 比 Ｂ／ 的要 求［ 。 Ｈ ３ ］
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图 ２ ９—２ 裂纹局 部放 大 （ ０ ） １７ ９ ×１０
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