【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高强韧重载零件材料成形，更具体地说，涉及一种高强韧重载零件的制造工艺、模具及制得的产品。
技术介绍
1、近年来，重载类部件已成为钢铁、电力、交通等行业不可或缺的备件，重载类部件工作条件十分苛刻，不仅要在很高的载荷下工作，往往还伴随高温与腐蚀介质的侵蚀，服役过程中一旦发生断裂、疲劳裂纹，则易导致破坏性事故，因此，重载类部件中的关键零件的质量直接影响到成套装备的整体水平和运行可靠性，其组织和性能要求非常严格。
2、对于大型锻件，锻造过程中组织的变化既包括动静态再结晶和亚动态再结晶多机制作用下的晶粒细化过程，又包括加热和冷却过程中晶粒长大的粗化过程。热加工过程中的这种晶粒细化和粗化是晶粒演变过程中的一对矛盾，如何控制加热制度、变形热力学参数和冷却制度等获得细匀化的晶粒组织，是重载类零部件的锻件质量控制的主要目标之一。
3、经检索，专利cn113843383a公开了一种超大规格砧铁锻件的复合锻造近净成形方法，具体步骤为：步骤1：坯料选制预拔长；步骤2：在坯料水口端和冒口端分别锻制翻钢机和锻造操作机协同起吊翻转用的钳口；步骤3：复合镦粗；步骤4：复合拔长；步骤5：锥面预成形；步骤6：将坯料放置于成形胎模中，完成坯料成品锻造过程；步骤7：锻造成形结束后空冷至后热处理，采用等温退火、正火、高温回火的工艺方法，实现组织均匀、晶粒细化。
4、专利cn113059100a公开了一种大型壁厚突变环件近净复合成形方法，将锻造冲孔后的小直径矩形截面环坯加热保温后取出并放到热轧环机上轧制，待外径长大至目标尺
5、但上述模具仅起到成形的作用，由于重载零件都是单件小批量的需求，但传统自由锻造工艺变形方向只有垂直两个方向的变形力，导致锻件在成形过程中，内部应力复杂多变，衍生出不规则的附加拉应力和剪切应力，锻件内部容易形成各种内部裂纹，中心疏松得不到改善、偏析不能消除、内部孔洞、气形成孔不能锻合等质量问题，同时造成变形力不均匀，晶粒破碎不一致，形成粗晶、混晶等现象，产品在制造和使用过程中容易造成机械性能和使用寿命不达标的情况。
技术实现思路
1、1.要解决的问题
2、针对现有滑块式叉头、十字轴等重载部件易断裂、裂纹和磨损，影响产品寿命的问题，本专利技术的第一目的在于提供一种高强韧重载零件的制造工艺，其采用模具使锻件实现近净成形；
3、本专利技术的第二目的在于提供一种模具，该模具可以实现锻件的近净成形；
4、本专利技术的第三目的在于提供上述工艺和模具制得的重载零件，该重载零件应力分布均匀，组织均匀，具有高强韧性。
5、2.技术方案
6、为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
7、一种高强韧重载零件的制造工艺，其包括步骤：
8、下料-均质化加热-细均晶锻造成形-锻后热处理得到锻件。
9、其中，所述锻件的材质为高强韧钢种，所述高强韧钢种为合金结构调质钢、渗碳钢，满足σb≥1000mpa，σs≥900mpa，ψ≥50％；δ5≥10％；ak(u)≥60j；
10、优选地，σb≥1200mpa；σs≥1000mpa，ψ≥55％；δ5≥10％；ak(u)≥70j。
11、优选地，所述合金结构调质钢为25cr2ni4mov，34crni3mo、33nicrmov14-5，所述渗碳钢为15crni4mo高强度渗碳钢。
12、更进一步地，所述均质化加热工艺包括步骤：升温至550±10℃，保温3h；升温至850±10℃，保温6h；升温至均质化加热温度1260-1280℃，保温22h；炉冷，降至1240±10℃，保温7h；进行锻造，通过均质化加热保证坯料内部成分及组织通过高温扩散得到均匀弥散化。
13、优选地，均质化加热工艺为：升温至550±10℃，保温3h；升温至850±10℃，保温6h；升温至均质化加热温度1270±10℃，保温22h；炉冷，降至1240±10℃，保温7h。
14、更进一步地，所述细均晶锻造成形步骤在细均晶挤压近净成形模具中进行，所述细均晶挤压近净成形模具的设计通过有限元分析模拟，对成形过程进行仿真，分析成形件应力分布状态，计算挤压力，优化模具结构形式，根据模拟摩擦系数确定润滑方式，得出变形抗力小、充满性最好的坯料形状。
15、该近净成形模具包括上模座、下模座和中心冲子，所述上模座设于下模座上方，底部与下模座贴合，所述下模座中心设有向上凸起的中心冲头，上模座内腔与下模座的中心冲头之间形成容置预制坯料的空间；所述中心冲子设于上模座上方，用于将预制坯料向下挤压。优选地，所述下模座上表面向下凹陷，下模座中心设有中心冲头，使得中心冲头周围形成漏盘状；所述上模座底部与下模座的凹陷处贴合。
16、优选地，所述模具最优化参数α＝2°-3°，β＝5°-6°，r圆弧为45-50mm，其中α为上模座内壁的拔模角度，β为下模座中心冲头的拔模角度，r为下模座中心冲头的球头半径。
17、当利用该近净成形模具进行锻造时，将预制坯料放置于模具中，通过中心冲子下压使得预制坯料在组合模具中完成近净成形；通过该近净成形组合模具，有利于变形压应力的形成，从而有效锻合材料内部疏松和裂纹缺陷，改善变形时应力分布，使得晶粒细化均匀，不会出现混晶现象。
18、通过细均晶锻造工艺将成形、晶粒与应力有机结合，让锻坯在多向压应力下近净成形，使锻件获得均匀细小的晶粒。
19、上述制造工艺中经细均晶锻造成形步骤，该步骤具体包括：
20、a、第一火次：温度为1220℃-900℃，进行去冒口，镦拔压实工序。
21、b、第二火次：温度为1250℃-900℃，锻造出预制坯料。
22、c、第三火次：温度为1150℃-850℃，利用近净成形组合模具实施近净成形细均晶锻造成形工艺，有效锻合材料内部缺陷、控制晶粒度。
23、更进一步地，所述锻后热处理采用双重正火-过冷热处理+高温回火扩氢的方式。
24、其工艺如图7所示，具体包括步骤：
25、a、一次正火：在550℃温度下待料，锻件装齐后，以≤60℃/h升温速度加热至奥氏体化温度1，为890-910℃，优选地为890℃，900℃，910℃，保温10h；
26、b、二次正火：以≤60℃/h升温速度加热至奥氏体化温度2，为860-880℃，优选地为860℃，870℃，880℃，保温10h，然后出炉吹风冷至250℃本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强韧重载零件的制造工艺，包括步骤：下料-均质化加热-细均晶锻造成形-锻后热处理得到锻件，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述重载零件为法兰叉，所述近净成形模具的参数满足α＝2°-3°，β＝5°-6°，R圆弧为45-50mm，其中α为上模座内壁的拔模角度，β为下模座中心冲头的拔模角度，R为下模座中心冲头的球头半径。
3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述均质化加热工艺包括步骤：升温至550±10℃，保温3h；升温至850±10℃，保温6h；升温至均质化加热温度1260-1280℃，保温22h；炉冷，降至1240±10℃，保温7h；进行锻造。
4.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述细均晶锻造成形步骤包括：
5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述锻后热处理采用双重正火-过冷热处理+高温回火扩氢的方式，具体包括步骤：
6.一种模具，用于锻件的近净成形，其特征在于，包括上模座、下模座和中心冲子，所述上模座设于下模座上方，底部与下模座贴合；所述下模座中心设有向
7.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述模具参数满足α＝2°-3°，β＝5°-6°，R圆弧为45-50mm，其中α为上模座内壁的拔模角度，β为下模座中心冲头的拔模角度，R为下模座中心冲头的球头半径。
8.利用权利要求1-5任一项所述的制造工艺制得的重载零件，其特征在于，重载零件的机械指标：σb≥1200MPa；σs≥1000MPa，ψ≥55％；δ5≥10％；Ak(u)≥70J。
9.根据权利要求8所述的重载零件，其特征在于，所述重载零件的奥氏体晶粒度整体达到8级以上，晶粒度级差不大于2级；超声波、磁粉探伤合格率达到100％。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧重载零件的制造工艺，包括步骤：下料-均质化加热-细均晶锻造成形-锻后热处理得到锻件，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述重载零件为法兰叉，所述近净成形模具的参数满足α＝2°-3°，β＝5°-6°，r圆弧为45-50mm，其中α为上模座内壁的拔模角度，β为下模座中心冲头的拔模角度，r为下模座中心冲头的球头半径。
3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述均质化加热工艺包括步骤：升温至550±10℃，保温3h；升温至850±10℃，保温6h；升温至均质化加热温度1260-1280℃，保温22h；炉冷，降至1240±10℃，保温7h；进行锻造。
4.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述细均晶锻造成形步骤包括：
5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述锻后热处理采用双重正火-过冷热处理+高温回火扩氢的方式，具体包括步骤：
...【专利技术属性】
技术研发人员：邰紫鹏，张皓晔，陈良，唐开国，
申请(专利权)人：泰尔重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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