GB/T 37775—2019《大型钢质自由锻件 通用技术规范》标准解读

董涛

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川 德阳 618000)

大型钢质自由锻件尺寸大，技术要求高，质量要求严，制造难度大，是重大技术装备的重要基础部件，直接决定着重大装备和主机产品的性能、品质和可靠性，其制造水平也是衡量一个国家工业发展水平和国防实力的重要标志之一。我国大型锻件行业起步较晚，经历了苏联援建、自主研发、技术引进、消化提高、自主创新等过程，目前我国大型钢质自由锻件制造设备数量等级和生产规模都达到了世界第一。国内外的锻钢件通用标准如ASTM A788/A788M-2014《钢锻件的标准规格 通用要求》、JIS G0306:2009《锻钢件的制造、试验和检验通则》、EN 10250-1:1999《一般工程用自由锻钢锻件 第1部分：一般要求》，所涉及的均以通用锻钢件为主，对于大型钢质自由锻件特殊性以及制造工艺控制方面，没有专门的国家标准，因此有必要对大型钢质自由锻件做通用规定以提高大型铸锻件制造和质量水平，支撑中国装备走出去。

1 标准概况

GB/T 37775—2019《大型钢质自由锻件 通用技术规范》是我国大型钢质自由锻件基础通用技术标准，规定了大型钢质自由锻件的订货要求、制造工艺、技术要求、检验规则和试验方法、验收和质量证明书及标志和包装等通用技术要求。一是主要考虑国内企业对大型钢质自由锻件的订货要求、制造工艺、技术要求和经验内容进行制定；二是主要技术内容根据实际的科研成果、经营生产经验以及相关国内标准、国际标准和国外先进标准等确定。

2 标准的主要内容说明

2.1 范围

本标准适用于液压机和锻锤自由锻造的结构钢、不锈钢、模具钢、耐热钢等大型锻件，主要考虑了国内大型钢质自由锻件制造所涉及的材料牌号和类型，涉及冶金、机械、电力、石油、化工、造船、航空、国防工业等大型铸锻件。

2.2 术语和定义

本章引用NB/T 47008—2010已界定成熟的术语和定义，并在标准中列举，便于统一理解、有效使用，基于在无损检测、取试等方面实际存在的分歧，增加对合锻件、主要截面、等效截面的定义，有利于规范开展相关工作。首次对“大型钢质自由锻件”进行了术语定义：“经10 MN以上的自由锻压机、50 kN以上的自由锻锤锻造而成的锻件”。对于“大型钢质自由锻件”的定义，在本标准发布实施之前国内外标准中没有提及。标准依据原机械工业部从管理出发对大型锻件“凡是用10 MN及以上的自由锻水压机生产的锻件”的界定[1]，以及《大锻件形变新理论新工艺》相关章节[2]及行业人员认可条件而给定的。

2.3 订货要求

此章确保供需双方在签订合同时，对大型钢质自由锻件制造项目内容明确规范，一是避免出现如未在合同中体现技术标准版本号等；二是避免供需双方签订合同后，供方转包至无资质或需方不认可的企业，带来产品质量风险，出现分歧争议等；三是对于特殊产品，为了验证制造方是否具备制造合格产品的能力，制定了特殊产品的技术和车间评定附录A，形成了一个具有指导性的纲领。

2.4 制造工艺

本章对大型钢质自由锻件制造过程中所涉及的重要工序环节的工艺要求作了规定。

(1)冶炼与浇注

根据大型锻件产品种类多，单件、小批量生产，制造周期长，生产成本高等生产特点[3-5]，冶炼和浇注作为工序的初始环节，对大锻件质量保障起着关键作用，结合国内外各类标准以及行业共识，将冶炼、浇注方法进行了最基本必要的约束规定。尽可能地降低产品损失，保证质量。

(2)锻造

锻造能使金属的组织得到改善，提高金属性能。为使锻件获得较高力学性能，锻造应达到一定的锻造比，一般大型锻件的锻造比是在2～6范围。对于锻造比的计算方式上，美标ASTM未规定锻造比的计算方法，国内也无相关具体计算标准，仅在GB/T 8541—2012《锻压术语》中5.1.39有锻造比有简单的计算公式[6]，在法国RCC-M中规定了以乘积计算的方法[7]，日本的JIS G0701:1957《钢材锻造加工锻造比的表示符号》给出了5种锻造比计算公式和示例。目前行业中，总锻比计算有的采用每一步锻比叠加的计算方式[8]，也有的采用锻比乘法的计算方式，计算方式不统一[9-10]。结合国内实际情况，本标准的附录B采用乘法锻比的计算方法，与国外常用计算标准统一。

(3)热处理

基于目前国内以及部分国外标准对热处理设备、控温要求等未作明确规定，而这些内容对热处理质量及使用均存在影响，为避免由此带来的质量及使用问题，同时也为适应国外采购的要求，本部分一是对于热处理炉炉温均匀性明确了范围，为±15℃，二是对锻件表面接触热电偶的安装列出了要求，三是对热处理后产生的变形和残余应力大的锻件的校直及消应给出了规定，填补了空白。

(4)缺陷清除与补焊

对于大型锻件的组焊结构，本标准对焊接方法及焊后热处理进行了一般的通用规定。

另外国内、外标准对缺陷部位的清除及修整的规定不完善，可操作性差，造成后序的生产及使用隐患频发。由此导致部分锻件标准或厂家直接规定不允许补焊，此项规定不仅遏制了焊接技术的进一步发展，也增加了大型锻件重大经济损失风险。本标准根据生产经验及各类产品的标准，对焊接修补进行补充完善，避免不必要的报废。

2.5 技术要求

本部分规定了化学成分、力学性能、硬度均匀性、金相组织、残余应力以及无损检测相关常规要求的适用范围。其中，针对大型钢锭多包合浇的特点，允许单包钢液超出材料标准的规定，以权重分析结果为验收依据，本标准汇总常见材料标准形成附录C。

2.6 检验规则和试验方法

对熔炼分析和取样位置与方向进行规定。

(1)根据电渣锭生产特征，在多电极坯的熔炼分析中，提出每支电极坯均需满足工艺化学成分的要求，避免分歧。

(2)国内外在取试位置上存在较大差异，造成供需双方在取试上的较大不便，为此本标准特将取试方式按照热处理时的单重和规格进行规定划分，结合各行各业的标准以及合理性，统一规定如表1。

表1 锻件取试试样的要求Table 1 Requirements for taking test samples for forgings

既满足国内的惯例也适应国外标准对取试的要求。另外，针对承压锻件使用工况及其重要性，增加了对承压锻件和非承压锻件的取试方式区分的规定，对单独锻造的检验样坯进行了科学规定。

(3)在取试方向上，很多企业的标准对主变形方向和产品几何方向的术语有混淆，为此有必要对其规定，并且使用中英对照与国外标准相互统一，并做如下术语规定。

1)试样相对于锻件的主变形方向

当试样相对于锻件的主变形方向时，取样位置如下(见图1)：

图1 相对于锻件主变形方向时的取样位置Figure 1 The sampling position relative to the main deformation direction of the forging

纵向试样：试样的长轴平行于锻件主变形方向；冲击试样的缺口轴线垂直于纵向和横向形成的平面。

横向试样：试样的长轴垂直于锻件主变形方向；冲击试样的缺口轴线垂直于纵向和横向形成的平面。

法向试样：试样的长轴垂直于锻件纵向和横向形成的平面；冲击试样的缺口轴线平行于主变形方向。

2)试样相对于锻件的产品几何形状

当试样相对于锻件的产品几何形状，取样位置如下(见图2)：

图2 相对于锻件产品几何形状时的取样位置Figure 2 Sampling position relative to the product geometry of the forgings

轴向试样：试样的长轴平行于锻件旋转对称轴；冲击试样的缺口轴线垂直于圆周。

切向试样：试样的长轴与锻件圆周相切；冲击试样的缺口轴线垂直于圆周。

径向试样：试样的长轴垂直于锻件圆周；冲击试样的缺口轴线平行于圆周。

(4)国内标准中基本上未涉及残余应力的检测方法，而残余应力对大锻件影响尤为重要，以往重机行业中使用行业标准时采用切环法测量，但由于其误差精确程度不高，国外普遍不认可此种测量方法，一般国际通用环芯法测量残余应力，本标准规定了环芯法残余应力的检测方法，参照JB/T 8888—2018《芯法测量汽轮机、汽轮发电机转子锻件残余应力的试验方法》。

2.7 验收和质量证明书

国内外标准基本上未对质量证明书中的锻件身份信息及检测、验收机构等做规定，有可能造成锻件原始信息的追溯性差，以及检验机构资质配套性等问题，本标准对此进行了规定。

2.8 标志和包装

印记对于追溯制造厂的制造过程具有重要的意义，个别国内外标准中对印记标识内容描述较为简单，由此出现了追溯制造过程难、寻找印记困难、甚至出现个别印记损伤锻件等问题，本标准对标志内容进行完善，避免上述问题发生。

由于不锈钢使用的特殊性，在制造和运输过程中，应避免接触到可能对材料性能和完整性产生不利影响的物质，因此规定不锈钢锻件的包装、运输等环节的技术要求。

3 标准的特点与优势

本标准规定了供需双方在订货合同中的基本要求，内容包含了可能遇到基本要求，避免在制造过程或使用过程中因订货要求不详、不明确导致的纠纷，主要是依据各企业标准对大锻件的订货要求和经验内容进行制定的。在制造工艺环节，设置的主要内容包括大锻件在制造过程基本的制造工艺要求，涵盖冶炼、锻造、热处理、焊补，热加工最基本制造要求，此类内容是依据各企业对大锻件采购技术要求和制造经验内容进行制定的，其解决的问题是避免各类制造标准对制造工艺不明确，使基本的制造工艺有依据，使大锻件的制造更加规范化和有约束力。在技术要求环节中，设置的主要内容包括化学成分、力学性能试验项目要求及试验方法、硬度试验、力学性能复试规定、无损检测、其他检验项目中的验收、缺陷部位的清除及修补、尺寸检查、清洁包装和运输、拒收、标识、质量证明书等项目。

本标准主要技术指标相当于同类标准ASTM A788/A788M-2014、JIS G0306:2009、EN 10250-1:1999相关材料的技术指标，有利于提升我国大型铸锻件行业竞争力。本标准在热处理控制、有害元素限制、力学性能取试、复试规则、标志和质量证明书等方面考虑了与国际接轨，保障贸易接口性。

4 标准的目的和意义

本标准的制定填补了大型钢质自由锻件通用技术规范标准的空白，规范了大型锻件的设计、订货、制造、检测方法选用、检验规则、验收交货等通用技术要求，促进大型钢质自由锻件各项通用技术要求与世界接轨，促进我国大型锻件材料标准系统化和规范化，提高我国大型钢质自由锻件的国际竞争力，支撑中国装备走出去。