GB/T 42602-2023 大型锻钢件的锻造规范（正式版）

ICS77.140.85CCSJ32GB/T42602—2023国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T42602—2023 Ⅲ 1 1 14锻造设备及附具要求 2 2 26.1锻造工艺的制定 26.2工艺流程 26.3钢锭利用率 4 4 4 4 5 57.2锻造操作 6 7 7 710.1锻造过程检查 710.2锻造成品检查 7附录A(资料性)典型大型锻钢件的化学成分 8附录B(资料性)锻造温度范围 9附录C(资料性)大型锻钢件钢锭和锻后返炉热坯料的加热时间 4 4表A.1典型大型锻钢件的化学成分 8表B.1不同材料牌号的大型锻钢件的锻造 9表C.1不同截面钢锭的加热时间 表C.2不同截面的锻后返炉热坯料加热时间 ⅢGB/T42602—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国大型铸锻件标准化技术委员会(SAC/TC506)归口。本文件起草单位：二重(德阳)重型装备有限公司、中国第一重型机械股份公司、上海电气上重铸锻有限公司、中信重工机械股份有限公司、中国重型机械研究院股份公司。1GB/T42602—2023大型锻钢件的锻造规范1范围本文件适用于钢锭重量大于或等于150t,且单个锻件重量大于或等于90t,以Ni2、Ni3、Ni4系列代表的大型锻钢件的锻造(材料牌号相关化学成分见附录A),其他材料牌号大型锻钢件可参考本文件实施锻造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T8541锻压术语GB/T9452热处理炉有效加热区测定方法GB13318锻造生产安全与环保通则GB/T36484锻压机械术语GB/T37775大型钢质自由锻件通用技术规范3.13.23.3GB/T8541、GB/T36484、GB/T37775界定的以及下列术语和定义适用于本文件。用液压传动来驱动滑块或工作部件的压力机的总称。注：按介质不同分为油压机和水压机等。锻造操作机manipulatorforforging;forgingmanipulator用于夹持钢锭或坯料进行锻造操作及辅助操作的机械设备。注：该设备可进退、旋转、升降、摆动所夹持的坯料。操作机分有轨的和无轨的，有机械传动、液压传动和混合传[来源：GB/T8541—2012,16.7.19,有修改]锻造比forgingratio2GB/T42602—2023锻坯变形前后长度；H₀、H——锻坯变形前后高度)。3.4锻造时所用砧子宽度(W)与坯料压下前高度(H)的比值。3.5钢锭利用率ingotutilization锻件重量(G)与为制作锻件所用钢锭重量(G₀)的百分比，即G/G₀×100%。3.6证锻件内部质量而采用增大锻坯心部变形量的锻造方法。4锻造设备及附具要求加热炉和热处理炉温均匀性要求应符合GB/T9452的规定。5钢锭要求6锻造工艺注：自由锻是只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间在各个方向使坯料自由变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法。6.2工艺流程常见的压实锻造法分类如下。3GB/T42602—2023中的孔隙性缺陷锻合的锻造工艺方法。心纵向加压，借助表层低温硬壳的包紧作用，改善心部变形应力状态，达到显著压实心部的c)中心无拉应力锻造法(FM锻造法):利用上平砧，下大平台的非对称变形，下大平台对锻件的摩擦面积较大，变形由上到下逐步进行，使拉应力移到了变形体与下平台接触面附近，增加了锻件心部压应力，对锻合钢锭内部孔隙类缺陷效果显著。d)KD锻造法：上下砧均为宽V型砧。利用钢锭在长时间的高温条件下有足够的塑性，能在有限的设备上，用宽砧大压下率进行锻造，采用上、下V型宽砧锻造有利于锻件表面金属塑性的提6.2.2压实锻造法宜采用的基本参数对于大型锻钢件，锻造的主要目的是成形和改善材料内部缺陷和组织，以保证锻件形状尺寸和提高内部质量。为了确保钢锭心部的孔穴和疏松组织得到有效压实，压实锻造法采用以下基本参数。a)宽砧强压法(WHF锻造法):宜采用砧宽比0.6～0.8、压下率约20%时较为合理。两次压下部分的中间应有10%左右的砧宽搭接量，并在翻转施压时注意错砧，以达到钢坯均匀压实的b)中心压实法：将钢锭倒棱后，锻成矩形截面坯，然后加热到1220℃~1250℃保温后，从炉中取出，采用表面空冷、鼓风或者喷雾冷却到720℃~780℃,钢锭表层形成一层“硬壳”,这时钢锭心部温度仍保持1050℃~1100℃,变形阻力小，内外温差约为230℃~270℃,用窄平砧沿钢锭纵向加压，借助表层低温硬壳的包紧作用，达到显著压实心部的目的。c)中心无拉应力锻造法(FM锻造法):宜采用的砧宽比约0.6,压下率约14%～15%。d)KD锻造法：宜采用上、下V型砧开角α=135°,砧宽比0.4～0.8(最佳为0.6)、压下率约20%时6.2.3大型轴类锻件工艺流程一般流程：压钳口→主变形→分料→出成品。主变形可选用宽砧强压法、中心压实法、中心无拉应力锻造法、KD锻造法，或其他适合的锻造方法，以确保锻件有充足的锻造比及保证整个截面得到充分锻透。若锻件截面尺寸较大，可通过增加镦粗拔长次数增加锻造比，或采用其他方法增加锻造比。6.2.4大型筒形锻件工艺流程对于较长的大型筒形锻件，冲孔后可增加芯轴拔长工序。为了确保锻件有充足的锻造比，在下料前可通过增加拔长或者镦粗拔长增加锻造比，或采用其他方法增加锻造比。6.2.5大型饼形锻件工艺流程饼形锻件主变形可参照大型轴类锻件工艺流程，饼形空心锻件镦粗、展压后应增加冲孔工序。饼形锻件展压时，可通过合理的展压方式确保饼形锻件的压实效果和变形均匀。4GB/T42602—20236.3钢锭利用率推荐的大型轴类、筒形、饼形锻钢件的钢锭利用率见表1。表1钢锭利用率大型锻钢件类型轴类件筒形件饼形件钢锭利用率钢锭的上端(冒口)和下端(水口)应有足够的切除量，以确保锻件无缩孔和严重的偏析。推荐的大型轴类、筒形、饼形锻钢件的总锻造比要求见表2。表2总锻造比要求大型锻钢件类型轴类件筒形件饼形件支承辊其他轴类件总锻造比不同类型锻件的总锻造比计算如下。a)实心轴类锻件：该类锻件涉及锻比主要为拔长锻造比和镦粗锻造比，总锻造比为各火次拔长锻造比的乘积。b)空心锻件：该类锻件涉及锻比主锻造比为各火次锻造比的乘积；下料前镦粗锻造比不计入总锻造比。c)饼形(含带孔)锻件：该类锻件涉及锻造比主要为拔长锻造比、镦粗锻造比，其总锻比为各拔长锻造比乘积的平方根与镦粗锻造比(下料后)的乘积。6.6锻造温度范围和加热加热规范应保证金属加热过程中不产生裂纹、过热和过烧，加热均匀、氧化脱碳少，加热时间合理、6.6.2锻造温度范围的确定6.6.2.1金属在锻造温度范围内应具有良好的塑性和较低的变形抗力，以保证锻出优质的锻件；锻造温6.6.2.2钢锭(钢坯)的锻造温度范围主要取决于材料的化学成分，与材料的相变点有关。制锻造温度范围。6.6.2.4主变形火次，锻造温度宜按中上限控制，主变形保温时间宜大于或等于2倍截面尺寸的保温时6.6.2.5锻件的锻造温度范围见附录B,钢锭和锻后返炉坯料的加热时间见附录C。5GB/T42602—20236.6.2.6坯料应考虑加热氧化损耗，空心件还应考虑坯料冲孔冲芯损耗。7操作要求7.1锻造设备及附具操作设备操作人员应取得相应岗位的资格证书。工作前应按规定穿戴好劳动保护防护用品(安全帽、劳保鞋、工作服等)。工作前应对设备和锻造辅具进行详细检查，并应符合正常生产要求。锻造生产安全和环保应符合GB13318的规定。7.1.2锻造液压机锻造液压机的操作要求如下。a)操作者应熟悉锻造液压机的结构、性能、工作原理、正确的操作方法和锻造工艺技术。7.1.3加热炉和热处理炉加热炉和热处理炉的操作要求如下。a)装料前，应检查炉顶、炉墙是否完好，炉门升降机构及配重是否牢靠，通风及燃料管道有无缺c)点炉前应检查轨道及两侧有无杂物，滚轮带长度与位置；台车拖拽机构地脚螺钉是否齐全、是否松动；提升机构电动葫芦螺钉有无松动；炉体各处密封是否完整。7.1.4锻造行车锻造行车的操作要求如下。a)工作前，应检查主钩制动器的制动效果是否良好，制动架的紧固螺钉是否紧固可靠；检查主钩、b)工作前，检查各机构控制柜电器元件是否完好，电缆是否破损，各接线端子是否接触良好。7.1.5锻造操作机滑点加油润滑。开动后进行试车，动态检查大车运行、提升运行、钳口旋转及夹紧等系统压力是否正常，检查各阀件动作是否正常运行，检查各管路及接头无泄漏。7.1.6锻造附具锻造前，应提前摆放好本火次所需各锻造附具，有效缩短中间附具更换时间。6GB/T42602—20237.2锻造操作锻造操作基本要求如下。装附具准备齐全。c)应控制锻造温度范围，并按要求进行终锻温度测量。d)若钢锭(钢坯)加热不均匀，不应出炉锻造。锻造过程中若发现明显加热不均，应停止锻造，重新加热后再次进行锻造。f)锻后应及时对锻件按工艺要求进行标识，具备追溯性。7.2.2拔长拔长的操作规定如下。a)压钳口时宜使钳口中心线与钢锭中心线保持一致。b)对于大型轴类锻件，宜保持锻件与钢锭的轴向中心线重合。c)宜使用有圆角的砧子，合理分配压下量、旋转角度、搭接量以及布砧等，以防止折伤和轴心偏移。d)拔长分料前，应检查坯料是否弯曲，如有弯曲应进行校直处理。镦粗的操作规定如下。a)钢锭(钢坯)镦粗立料宜保证垂直，以防止镦粗后坯料歪斜；镦粗前，钢锭(钢坯)高度和直径比宜小于或等于2.5,以防止镦粗后坯料弯曲。b)若镦粗出现明显折叠趋势，宜增加滚圆工序。必要时，应进行清伤。c)为了减小镦粗时的变形阻力，钢锭或者坯料宜加热到锻造温度范围的中上限。冲子表面应光滑；坯料冲孔时应对正坯料中心，选用适宜直径的冲子，控制坯料形状。推荐坯料直径(D)与冲子直径(d)的比应大于或等于2.5。芯轴拔长的操作规定如下。a)芯轴拔长过程中应控制壁厚均匀，芯轴使用一定时间后宜消应力处理。b)芯轴外圆宜保持1:150～1:100的斜度，表面光滑，使用时可涂润滑剂，宜通水冷却，防止芯轴受热弯曲和变形；拔长宜先拔两端再拔中间，以使锻件孔壁与芯轴间形成间隙，便于拔长后取出芯轴。扩孔的操作规定如下。7GB/T42602—2023成品尺寸应考虑热态锻件冷却后的收缩量。8锻造过程风险控制锻造时产生裂纹。d)变形过程简图；f)清伤及下料情况；g)表面出现的缺陷情况。应检查锻件毛坯形状和尺寸。8(资料性)典型大型锻钢件的化学成分典型大型锻钢件的化学成分见表A.1。表A.1典型大型锻钢件的化学成分%材料牌号化学成分(质量分数)来源CMnPSNiMoV其他元素22Cr2Ni3MoV0.20~0.10~≤≤1.50~2.80~0.40~≤采用真空碳脱氧时Si≤0.10;Al≤0.010;Sn≤0.015;Sb≤0.0015(目标值);As≤0.02025Cr2Ni4MoV≤0.15~≤≤≤1.50~3.25~0.20~0.05~采用真空碳脱氧时Si≤0.1030Cr2Ni4MoV≤0.20~≤≤1.50~3.25~0.25~0.07~≤Al≤0.010;Sn≤0.015;Sb≤0.001540Cr3MoV0.35~0.40~0.50~≤≤3.00~≤0.50~≤40Cr4MoV0.35~0.40~0.50~3.00~0.50~—45Cr4NiMoV0.40~0.40~0.60~3.50~0.40~0.40~0.05~ 0.30~≤2.00~0.90~≤NB/T470080.30~≤≤2.00~0.90~0.25~≤Nb≤0.070;Ti≤0.030;B≤0.002NB/T4700820MnNiMo0.17~0.15~1.20~≤0.40~0.45~≤NB/T470089GB/T42602—2023(资料性)锻造温度范围不同材料牌号的大型锻钢件的锻造温度范围见表B.1。表B.1不同材料牌号的大型锻钢件的锻造温度范围材料牌号始锻温度℃终锻温度℃大变形精锻35、45、16Mn、20Mn、12Cr2Mol、12Cr2MolV、18MnNiMo、20MnMo、20MnNiMo、20SiMn、25Mn、25Cr2Ni2MoV、22Cr2Ni3MoV、25Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoV、34CrNi3Mo、35CrMo、35CrMnMo、42CrMo、5CrNiMo60Cr2MnMoV、40Cr3MoV、40Cr4MoV45Cr4NiMoV注：始锻温度为加热炉的炉温，考虑了炉温与料温的差异。制造厂根据各自加热炉具体情况，对始锻温度做适当调整。GB/T42602—2023(资料性)大型锻钢件钢锭和锻后返炉热坯料的加热时间C