晶粒度的案例
變形量對余熱淬火鏈軌節鍛件晶粒度的影響
表2 不同鍛造工藝下各工位鍛件晶粒度
圖2 不同工位的淬火鍛件
可以看到，由棒料直接成形得到的終鍛件，其晶粒度級別最高為4.8 級；增加了預鍛工位之后，從棒料到預鍛件，晶粒度由3.0 級提高至4.5 級，從預鍛到終鍛晶粒度基本無變化；繼續增加壓扁工位，從棒料到壓扁件，晶粒度提高了0.7 級，從壓扁件到預鍛件，晶粒度提高了0.4 級，從預鍛到終鍛晶粒度無變化，此種工藝得到的終鍛件晶粒度最低僅為4.1 級。
由此推斷，鏈軌節鍛造過程中晶粒的細化主要是在棒料到預鍛的變形過程中完成的，預鍛以后的終鍛以及沖孔切邊工位，對晶粒度基本無影響。并且隨著變形工步的增多，由于各工步間變形程度減小，鍛件晶粒度變差。
變形量對晶粒度的影響
工件在壓扁工位上變形時，坯料的高度減小，橫截面積增大，基本上屬于鐓粗成形。而工件在預鍛工位上的變形復雜，坯料局部是以鐓粗壓入的方式成形，高度減小；局部是以擠壓的方式成形，高度增加。鍛件晶粒的細化是在這兩步成形過程中完成的，對于鍛件局部來說，其過程復雜，需要通過試驗進行驗證。根據以上情況，設計試驗，分別改變壓扁工位和預鍛工位的變形量，記錄不同變形量下終鍛件晶粒度的變化趨勢。
由圖3 可以看到，隨壓扁工位件厚度增加，終鍛件晶粒度降低；隨預鍛工位件厚度增加，終鍛件晶粒度提高，如圖4 所示。
圖3 晶粒度與壓扁工位件厚度的關系
圖4 晶粒度與預鍛工位件厚度的關系
結束語
根據以上規律，我公司對該產品壓扁及預鍛工位模具進行了重新設計，鍛件心部晶粒度全部達到客戶要求等級以上，且平均值由4.1 級提高至5.2 級。
對于此鏈軌節鍛件，減小其壓扁工位件厚度，增加其預鍛工位件厚度，能夠增加鍛造成形過程中各工位間的變形程度，提高其晶粒度。
展開 余熱正火技術在汽車鍛件上的應用實踐
表1 檢驗結果
狀態
進爐溫度/℃
硬度/ HB
金相組織
結論
原材料
室溫
229
P+F，晶粒度4-5級，脫碳層0.1mm
/
室溫
234
P+F，晶粒度5級，脫碳層0.1mm
/
室溫
231
P+F，晶粒度4級，脫碳層0.1mm
/
室溫
234
P+F，晶粒度5級，脫碳層0.1mm
/
常溫產品
室溫
229
P+F，晶粒度6～7級，脫碳層0.1mm
合格
室溫
229
P+F，晶粒度5～7級，脫碳層0.1mm
合格
室溫
222
P+F，晶粒度5～6級，脫碳層0.1mm
合格
室溫
231
P+F，晶粒度6級，脫碳層0.1mm
合格
高溫鍛件
≥850
217
P+F，晶粒度3～5級，脫碳層0.1mm
不合格
≥850
展開 微合金化處理被廣泛應用于熱成形鋼中
LINL等研究了不同Nb含量對22MnB5鋼的影響，發現隨著Nb質量分數的增加 (0->0.027%-0.049%) ，原始奧氏體晶粒度與馬氏體板條寬度均更加細小;當Nb質量分數為0.049%時，細化效果最為顯著，原始奧氏體晶粒度與馬氏體板條寬度僅為傳統熱成形鋼的1/3左右。V微合金化也可實現強塑性的提升，但V是低溫析出元素，大多數固溶在基體中。
采用Nb-V復合添加的方式，利用微合金元素之間的協同作用更有利于析出碳氮化物，能進一步提升熱成形鋼綜合性能。圖1所示為3種試驗鋼顯微組織圖像，相較于無微合金元素的30MnB5 鋼30MnB5Nb鋼的原始奧氏體晶粒尺寸變得細小，Nb-V復合微合金化對原始奧氏體晶粒度的細化效果最為顯著。
LIU B等研究了不同Nb、V含量配比對試驗鋼顯微組織的影響，發現Nb元素的添加會提高殘余奧氏體的含量，而V對殘余奧氏體的影響較小，利用0.035%Nb+0.025%V (質量分數) 微合金化后的試驗鋼平均晶粒尺寸最小，僅為1.6um左右。此外，中信金屬股份有限公司與中國汽車工程研究院合作開發的0.04%Nb+0.04%V熱成形鋼已成功實現工業化試制并裝車應用。
在商業化的22MnB5鋼中，常添加B元素以提高材料的淬透性，高溫下B和N很容易形成網狀的BN，造成材料性能惡化。Ti可以起到固N的作用，可優先與N結合形成TiN，從而避免網格狀BN析出。但TiN尺寸往往在100 nm以上，較大的TiN會惡化試驗鋼塑韌性。
Nb、V、Mo的碳化物傾向于在已形成的碳化物表面形成，穩定界面能、減小碳化物粗化趨勢，可細化碳化物尺寸聞玉輝等發現Nb微合金化后大尺寸Ti(C，N)析出相顯著減少，基體中彌散分布著大量3~30 nm的球狀(Nb,Ti)(C,N)析出相。
展開 DIGIMU晶粒度長大操作流程
此次我們來了解一下DIGIMU軟件的晶粒度長大的操作流程。
視頻鏈接如下
https://v.qq.com/x/page/u3236jjee75.html
正方形、矩形高速鋼車刀條的熱處理工藝
隨著現代制造技術的發展，高速鋼刀具在切削加工中被廣泛使用，本文簡明扼要地介紹了正方形和矩形高速鋼車刀條的熱處理工藝，希望對給位金粉有幫助：
1．正方形高速鋼車刀條的熱處理工藝：
某正方形高速鋼車刀條的熱處理技術要求：淬火晶粒度為8.5～10級，硬度≥64HRC（對于高性能高速鋼，硬度≥66HRC）。
其熱處理工藝如下：
（1）預熱：中溫鹽溶爐，預熱溫度為850~870℃，預熱時間為加熱時間的兩倍。
（2）加熱：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V、W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al鋼制車刀的淬火溫度分別為1280~1300℃、1230~1240℃、1235~1245℃、1175~1185℃、1195~1205℃。其裝爐量與加熱時間見表1。
（3）冷卻：在配方（質量分數）為48%CaCl2＋31%BaCl2＋21%N aCl的鹽浴（以下均簡稱為中性鹽溶）中冷卻，冷卻時間同高溫加熱時間。分級溫度為480~560℃。
（4）回火：550~560℃×Ih×3次，回火鹽溶介質是質量分數為100%的NaNO3（以下同）。
表1 正方形高速鋼車刀條的裝爐量與加熱時間
2．矩形高速鋼車刀條的熱處理工藝
某矩形高速鋼車刀的熱處理技術要求：淬火晶粒度為9~10級，硬度≥64HRC（對于高性能高速鋼，硬度≥66HRC）。
其熱處理工藝如下：
（1）預熱：中溫鹽浴爐，預熱溫度為850~870℃，預熱時間為加熱時間的兩倍。
展開 ABAQUS模擬多道次變形的變量繼承方法
建立了如下所示的坯料及壓頭模型，坯料采用C3D8RT單元：
圖1 熱壓縮幾何模型
三、模擬結果及繼承方法
如圖2所示為第一道次計算結束后的材料晶粒度分布：
圖2 第一道次壓縮結束后晶粒度分布云圖
將第一道次結束時刻的晶粒尺寸按照單元順序保存至文件（文件A）內，為使第二道次繼承前一道次的晶粒度分布，在第二道次的本構子程序中加入READ函數，讀取文件A，將文件A中數據保存至新的數組A（代碼中為kdolddata）內：
圖3 READ函數使用方法
隨后將數組A中數據存入狀態變量內，即可實現晶粒度的繼承，如圖4所示為第二道次初始時刻的晶粒度分布，與圖2所示第一道次結束時刻晶粒度分布完全一致：
圖4 第二道次初始時刻晶粒度分布云圖
四、小結
本文所使用的方法可以方便地實現任意狀態變量在不同變形道次之間的相互繼承，對于VUMAT，VUSDFLD等子程序，該方法同樣適用。
展開 PH13-8Mo鋼異形模鍛件鍛造工藝設計及組織演變規律
圖4 不同制坯溫度下晶粒度變化
經1100℃自由鍛制坯后的晶粒度為3～4 級；1050℃制坯后的組織為4～5 級；1020℃制坯后的晶粒度為5～6 級。為滿足晶粒度不粗于5 級的要求，選擇制坯溫度不大于1020℃。但是從圖4也可以看到，經過1020℃制坯后，晶粒度接近5 級，在后續的模鍛過程中，極易因鍛造變形量不夠，造成晶粒長大后粗于5 級。
圖5 顯示不同制坯方式下的組織變化。在制坯的工藝指導下，不僅考慮制坯工序的組織變化，同時也為后續的模鍛組織和性能準備，在直接制坯的基礎上，改進了制坯工藝，先鐓拔一次后，再進行制坯。
圖5 不同制坯方式下晶粒度變化(1020℃)
從圖5 中可以看到，原始材料的晶粒度約為7～8級，1020 ℃直接制坯后，晶粒度約為5 ～6 級，1020℃鐓拔一次后制坯，晶粒度約為7～8 級，接近原始材料的晶粒度，組織明顯好于直接制坯。
工藝方案驗證
按照上述工藝方案，采用鐓拔+制坯+模鍛工藝，生產的鍛件如圖6 所示。從圖中可以看到，采用預制坯成形的鍛件充填非常完好，證明了有限元計算軟件的可靠性。
圖6 PH13-8Mo 鍛件
圖7 為鍛件的晶粒度照片，從圖中可以看到鍛件的晶粒比較均勻，晶粒度約為6～7 級。
圖7 PH13-8Mo 鍛件晶粒度
結論
⑴PH13-8Mo 異形鍛件的成形選擇鐓拔+制坯+模鍛成形，為滿足晶粒度不粗于5 級要求，制坯及鍛造溫度選擇1020℃。
⑵制坯過程中應先鐓拔一次后，再進行制坯。
⑶對PH13-8Mo 鍛件進行了有限元數值模擬分析，其結果與鍛造結果一致，驗證了鍛造全流程模擬的可靠性。
展開 30CrNiMo8 軸熱處理工藝改進
對實物取樣進行金相組織檢驗，金相組織為正常回火索氏體如圖6 所示，回火后晶粒細小，依據GB/T 6394-2017《金屬平均晶粒度測定方法》，晶粒度可評為7.0 級以上，如圖7 所示。
圖6 金相組織（500×）
圖7 晶粒度（100×）
結束語
30CrNiMo8 材料通過采用水淬油冷方式進行淬火，使奧氏體向馬氏體轉變過程脫離了水劇烈冷卻環境，轉而在油中平緩的冷卻條件下發生，可有效避免組織轉變應力與收縮應力疊加，控制工件過度變形和開裂，同時機械性能數據、硬度分布及金相組織滿足技術要求，綜合性能良好。
—— 來源：《鍛造與沖壓》2019年第11期
IN718 合金低壓渦輪機匣整體精密成形研究
從結果可以看出，鍛件的各項性能均能滿足驗收標準的要求，組織均勻性較好，平均晶粒度為6.5 ～7.5 級，個別粗晶為5 ～6 級，均不存在混晶組織。
圖6 鍛件實物照片及機加后照片
圖7 殘余應力檢測位置示意圖
圖8 小端面應力分布對比
表1 鍛件力學性能測試結果
圖9 理化測試取樣示意圖
圖10 鍛件晶粒度網格劃分示意圖
圖11 鍛件4-1A 部分晶粒度分布圖
結論
圖12 鍛件4-1B 部分晶粒度分布圖
圖13 鍛件4-1C 部分晶粒度分布圖
經生產實踐驗證，異形坯料脹形制坯技術、大錐度環件精密軋制成形過程控制技術以及大錐度精密環件低應力制造技術生產的低壓渦輪機匣鍛件，成形效果良好，尺寸滿足零件加工要求，鍛件應力分布均勻，組織均勻良好。
盧熠
工程師，主要從事航空、航天用環形鍛件技術開發工作，獲得專利2 項。
展開 初始晶粒均勻性對GH720Li 合金等溫鍛造組織演變的影響規律
根據棒材初始晶粒組織的不均勻特點，分別針對初始均勻細晶組織和初始粗晶組織在不同鍛造溫度和鍛造速度條件下的組織演變規律進行了分析。
渦輪盤是航空發動機的關鍵熱端部件之一，其組織性能要求極高。GH720Li 合金是650 ～750℃長期使用的高性能渦輪盤材料，其鍛件晶粒組織要求均勻細小，以滿足渦輪盤性能要求。鍛件最終晶粒組織主要由棒材初始晶粒組織狀態、鍛前加熱以及等溫鍛造工藝參數三個因素共同決定。目前針對GH720Li 合金棒材初始晶粒組織狀態的研究相對較少，而鑒于初始晶粒組織對晶粒組織控制的重要影響，急需開展相關研究。
GH720Li 合金棒材初始晶粒組織狀態中，不同級別晶粒度和不均勻的晶粒組織狀態對等溫鍛造過程晶粒組織控制的影響很大。國內外已經開展了不同級別晶粒度條件下組織演變行為研究，而棒材初始晶粒組織均勻性對后續等溫鍛造的影響還未見詳細報道。本文以棒材不均勻的初始晶粒組織為研究對象，開展不同等溫鍛造溫度和鍛造速度條件下的組織演變規律研究，為控制棒材初始組織狀態和鍛件產品組織性能提供依據。
試驗材料及方法
本文所用GH720Li 合金棒材是真空感應+真空自耗雙聯工藝冶煉的鑄錠，經均勻化擴散退火和開坯工藝后獲得，其化學成分見表1。圖1 為GH720Li 合金棒材等溫鍛造試驗用試樣取樣圖。合金棒材直徑為φ125mm，其心部為粗晶組織(圖1 紅色區域以內)，心部以外為均勻細晶組織。從合金棒材上切取φ44mm×100mm 的等溫鍛造用試樣。
表1 GH720Li 合金化學成分(wt%)
圖1 等溫鍛造工藝試驗用試樣取樣示意圖
等溫鍛造試驗在液壓機上進行，溫度設定為1080℃、1100℃和1120℃，壓機鍛造速度設定為0.1mm/s、1mm/s 和10mm/s，變形量為75%。
展開 內燃機氣門感應熱處理技術與質量控制
圖5 多工位氣門錐面淬火感應器實物形態
圖6單圈氣門錐面淬火感應器
錐面淬火感應器的選用原則：感應器內沿與氣門錐面之間留有間隙為1.5~3mm，氣門的盤部在加熱過程中是旋轉的，具體參數如電流、電壓、頻率、加熱溫度與加熱時間是通過工藝試驗來進行確定的，即滿足硬度與淬火深度合格，晶粒度要細于8級的要求，錐面淬火后的氣門通常進行160~200℃低溫回火或高溫回火處理，以穩定組織，減小內應力與脆性。
（2）桿端淬火感應器 氣門的桿端淬火采用特制的感應器。這是考慮到其技術要求的差異而設計的，同時其工藝參數也有較大的不同，目的是滿足桿部的不同硬度與淬火長度的要求。圖7、圖8為沖擊與仿形淬火感應器，圖9為桿端連續淬火與連續淬回火感應器，該類感應器應用十分普遍，生產效率高。
圖7氣門桿端沖擊/仿形淬火感應器
圖8 氣門桿部淬透連續淬火感應器
（a）回火感應器 （b）淬火感應器
圖9 氣門桿部連續式淬火與回火感應器
三、氣門感應熱處理的質量控制
1. 過程質量控制
為滿足氣門感應淬火后的質量符合技術要求，氣門應進行錐面和桿端感應淬火的加熱與冷卻，選用感應器、噴水器的結構、形狀及尺寸應滿足使用要求。根據工藝試驗結果確定最佳的工藝參數等，并按如下要求進行：
（1）要確定電壓、電流、加熱溫度、加熱時間或進給速度等。
（2）介質溫度、壓力、流量、濃度的范圍及冷卻時間。
（3）感應器外觀與冷卻噴淋結構符合要求。
2.
展開 
又一鍛造技術難點被攻克！首次試制成功
該鋼屬于低碳奧氏體不銹鋼，其主要技術難點是成品固溶狀態交貨，晶間腐蝕和晶粒度檢驗不易合格。為保證晶間腐蝕達到技術標準，生產中就必須對產品進行充分高溫固溶處理，此過程中會使材料晶粒度迅速長大。因此，F316H的最大生產難點在于鍛制過程對晶粒度的控制，加上此次訂貨的多為大尺寸規格的鍛件和棒材，對鍛造生產提出了極高要求。
為確保研發生產順利進行，撫順特鋼責成技術中心、鍛造廠聯合做好F316H首試制工作。過程中，兩家單位多次召開專題研討會，從錠型的選擇到生產設備、加熱鍛造、固溶工藝等進行了精心策劃。試制過程中，鍛造廠相關作業班組采取了精控鋼錠加熱溫度、鐓拔操作及嚴格執行多組固溶制度等一系列有效措施，成功生產出所有尺寸規格的鍛件和棒材產品。
經檢驗，產品質量、性能指標均達到技術標準。隨后，用戶派專家來撫順特鋼，對產品的晶粒度、晶間腐蝕、力學性能、超聲波探傷和液體滲透進行復檢確認，結果為全部合格，這標志著F316H首試制工作取得了圓滿成功。
值得一提的是，此次820×875×585mm的模塊產品，為撫順特鋼迄今為止生產的最大尺寸規格的奧氏體不銹鋼鍛件。此次成功生產，也為后續生產同類型產品積累了寶貴經驗。
展開 五金沖壓模具的工作零件應有特性
而模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。
在五金沖壓件加工廠，沖壓模具的工作零件通常指的是凸模、凹模和凸凹模。
沖壓加工中模具零配件需要具備哪些性能
而模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。
5，耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6，疲勞斷裂性能
模具工作過程中，在循環應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
模具選材原則
模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。
2．疲勞斷裂性能
模具工作過程中，在循環應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
3．高溫性能
當模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產生塑性變形而失效。因此，模具材料應具有較高的抗回火穩定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。
4．耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6．耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
展開 