船用锻件的锻造过程是船舶制造中关键的一环，主要用于生产高强度的船舶部件（如曲轴、舵杆、艉轴、法兰、阀门等）。这些锻件需要承受恶劣的海洋环境、高载荷和长期运行，因此对材料性能和工艺要求极高。以下是船用锻件的主要锻造步骤及工艺要点：

1. 原材料选择

• 材料类型：通常选用优质碳钢（如20#、35#钢）、合金钢（如34CrMo、42CrMo）、不锈钢（如316L）或特殊钢材（如船用高强钢）。

• 质量要求：原材料需符合船级社规范（如CCS、ABS、DNV等），并通过化学成分分析、低倍组织检验和无损检测。

2. 加热工艺

• 加热目的：提高金属塑性，降低变形抗力。

• 加热温度：

• 碳钢：1100~1250℃；

• 合金钢：1150~1300℃；

• 不锈钢：1050~1200℃。

• 加热设备：燃气炉、电炉或感应加热炉。

• 控温要求：避免过热或过烧，需均匀加热以减少内应力。

3. 锻造工艺

锻造方式根据锻件形状和用途选择，常见工艺包括：

(1) 自由锻造（Open Die Forging）

• 适用对象：大型或形状简单的锻件（如艉轴、舵杆）。

• 主要工序：

• 镦粗：增加截面面积；

• 拔长：延伸长度；

• 冲孔：形成内孔；

• 弯曲/扭转：调整形状。

(2) 模锻（Closed Die Forging）

• 适用对象：复杂形状锻件（如法兰、阀门）。

• 特点：利用模具成型，精度高，材料利用率高。

(3) 环轧（Ring Rolling）

• 适用对象：环形锻件（如轴承座、齿轮圈）。

• 工艺特点：通过径向轧制形成无缝环形结构，力学性能优异。

4. 成型后处理

• 控温冷却：根据材料特性选择空冷、炉冷或缓冷，避免裂纹。

• 锻后热处理：

• 退火/正火：消除锻造应力，均匀组织；

• 淬火+回火：提高强度、韧性和抗疲劳性能。

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5. 机械加工

• 对锻件进行车削、铣削、钻孔等精加工，确保尺寸精度和表面光洁度。

6. 检验与质量控制

• 尺寸检验：符合图纸和船级社标准。

• 力学性能测试：拉伸试验、冲击试验、硬度测试。

• 无损检测（NDT）：

• 超声波检测（UT）：检测内部缺陷；

• 磁粉检测（MT）或渗透检测（PT）：检查表面裂纹；

• 射线检测（RT）：验证焊接区域质量。

• 金相分析：观察晶粒度、非金属夹杂物等微观组织。

7. 表面处理与防护

• 喷砂/喷丸：清除氧化皮，提高表面质量。

• 涂装/镀层：防锈处理（如镀锌、涂环氧树脂），适应海洋环境。

8. 认证与交付

• 通过船级社（如CCS、LR、BV等）认证，取得产品合格证书。

• 标记锻件信息（材料牌号、批次号、船级社标识）。

典型船用锻件应用

• 曲轴：船舶发动机核心部件，要求高抗疲劳性。

• 舵杆：承受舵叶的扭转力，需高强度和耐腐蚀性。

• 艉轴：连接螺旋桨与主机，需耐海水腐蚀和抗冲击。

• 法兰/阀门：管道系统关键连接件，需密封性和承压能力。

关键工艺控制点

1. 温度控制：避免锻造温度过低导致开裂，或过高引起晶粒粗化。

2. 变形量控制：确保足够的锻造比（通常≥3），细化晶粒，提升力学性能。

3. 组织均匀性：通过多次镦粗-拔长工艺改善材料各向异性。

通过严格遵循上述流程，船用锻件能够满足船舶在极端工况下的可靠性和安全性要求。