35#钢锻制大型滚圈热处理工艺优化及热处理变形研究

宿发彬

摘要：本文通过实践经验介绍了35#钢锻制大型滚圈在生产过程中，通过合理选用热处理参数，得到想要的热处理性能。同时根据数据分析，掌握热处理过程中的锻件尺寸的变化情况，有利于在不同技术要求下合理选择热处理工艺参数及合理预留锻件粗加工余量，避免因热处理余量不足导致锻件报废发生。

关键词：35#钢；硬度；热处理工艺；尺寸；收缩

一、概况

滚圈由于工作原理，导致外表面及两侧端面需要一定的硬度和耐磨性。我公司近期生产的一批（4件）35#钢锻制大型滚圈，在生产制造过程中发现了滚圈在热处理过程中的尺寸变形情况，及不同热处理工艺对锻件性能的影响。通过对大型滚圈热处理前后的尺寸变化情况及性能数据分析，优化了锻件加工余量及热处理工艺，使热处理工艺人员在编制热处理工艺及粗加工图纸时能够合理给出参数。

二、工艺优化及热处理变形情况

我公司生产的锻钢滚圈材质为35#钢，具体尺寸为：Φ5740mm/Φ5100mm×1220mm，表面硬度要求149-187HB，且回火温度不得低于580℃。根据公司以往的生产经验，35#钢锻制大型滚圈采用正常的正回火热处理工艺后表面硬度在140-160HB范围内，无法保证159-187HB的技术要求，因此，在炼钢成分方面，在35#钢化学成分要求范围内适当提高C含量[1]（见表1），并在编制热处理工艺时，采用了喷雾加空冷的冷却方式[2]（见图1），提高表面硬度，加热炉采用Φ8×8m电阻丝加热炉[3]。

热处理后与用户共检的硬度值（见表2），设备为技术要求的里氏硬度计。

通过调整热处理工艺的冷却方式，35#钢锻制滚圈表面硬度整體提高20HB左右，完全满足技术条件要求，工艺参数的合理性得到印证。

在生产制造过程中，我们还发现了锻件在热处理前后尺寸上的变化规律。

从表3中我们可以看出，滚圈外圆尺寸在热处理后整体缩小了13-18mm，同批其他3件滚圈外径均出现了收缩现象[4]，且外径Φ4980mm滚圈外圆尺寸在热处理后整体缩小了9-12mm（所有滚圈的壁厚都没有发生变化）。

可以得出35#钢锻件在正火（加速冷却）+回火的热处理工艺后，整体外形尺寸有缩小的趋势，并且随着锻件尺寸的增大外形尺寸的收缩量也随之增大，且不是简单的高温变形所致。这和我们以往生产的低碳低合金类锻件产品（如16Mn，20Mn）的尺寸变化情况有所不同，低碳低合金类锻件在正回火热处理后尺寸会变大，与我们这次的35#钢锻件的尺寸变化情况正好相反。

三、结论

1.通过对35#钢锻制大型滚圈热处理工艺的调整，用喷雾加空冷的冷却方式替代直接空冷，能够有效提高35#钢的正回火后硬度值。

2.35#钢锻制大型滚圈在经过正回火热处理后尺寸有缩小的趋势，并且随着锻件外形尺寸的增大收缩量也随之增大。通过这一结论，可以指导粗加工图纸的制定，即在做粗加工图纸时要考虑材料的实际收缩变形情况，在外圆尺寸上适当增加加工余量[5]，避免因加工余量不合理满足不了精加工，导致锻件报废。

参考文献

[1]GB/T 699-2015.优质碳素结构钢[S].

[2]康大滔，叶国斌.大型锻件材料及热处理[M].北京：龙门书局，1998：56-59.

（作者单位：中国第一重型机械股份公司）