船用轴锻件是船舶动力系统中的关键部件，承受高扭矩、交变载荷及腐蚀环境，对材料性能和工艺要求极高。其锻造工艺需综合考虑材料选择、成形控制、热处理及质量检测。以下是船用轴锻件锻造工艺的详细说明：

一、材料选择

1. 常用材料：

• 碳钢：如SAE 1045、30钢等，用于低载荷轴类。

• 合金钢：如35CrMo、42CrMo、34CrNiMo6等，具有高强度、韧性及抗疲劳性。

• 不锈钢：316L、2205双相不锈钢等，用于耐腐蚀环境（如海水泵轴）。

• 特殊钢：如船级社认证的EQ56/EQ70等高强度钢。

2. 材料预处理：

• 成分检验：确保硫、磷含量低（≤0.025%），避免热脆性。

• 坯料探伤：超声波检测（UT）内部缺陷。

二、锻造工艺流程

1. 下料：

• 方法：锯切或火焰切割，避免热影响区裂纹。

• 尺寸控制：考虑锻比（一般≥3），留足加工余量。

2. 加热：

• 预热段（600-800℃）：减少热应力，时间按坯料直径×1.2 min/mm。

• 均热段：保温时间按直径×0.6 min/mm。

• 碳钢：1150-1200℃（始锻）至800℃（终锻）。

• 合金钢：1100-1180℃，避免过热（晶粒粗化）。

• 温度范围：

• 加热曲线：

3. 锻造成形：

• 温度梯度：终锻温度高于材料再结晶温度（如碳钢≥800℃）。

• 变形均匀性：采用V型砧或型砧，避免折叠、偏心。

• 流线控制：纤维方向与轴线一致，避免横向流线（降低疲劳强度）。

• 镦粗：增大截面，破碎铸态组织，锻比1.5-2。

• 拔长：多方向锻造（轴向+径向），控制压下量（每火次20-30%）。

• 成形：自由锻（小批量）或模锻（批量生产）。

• 主要工序：

• 关键控制：

4. 中间热处理（视需要）：

• 正火或退火：消除加工硬化，细化晶粒。

三、热处理工艺

1. 正火/退火：

• 正火：加热至Ac3以上30-50℃，空冷（细化晶粒）。

• 退火：炉冷至500℃以下，消除残余应力。

2. 调质处理（淬火+回火）：

• 淬火：850-880℃（合金钢）油冷或水淬（依材料而定）。

• 回火：550-650℃（根据硬度要求调整），保温时间按厚度1.5-2 h/25mm。

• 
  

3. 表面处理：

• 高频淬火：轴颈局部硬化（硬度HRC50-55）。

• 渗氮：提高耐磨性（如38CrMoAlA）。

四、质量控制与检测

1. 无损检测：

• 超声波检测（UT）：检测内部裂纹、夹杂（符合ISO 10893或船级社标准）。

• 磁粉检测（MT）：表面及近表面缺陷检查。

2. 机械性能测试：

• 拉伸试验（σ_b、σ_s、δ）、冲击功（-20℃ KV2≥27J）。

• 硬度测试（HB 220-280，依材料而定）。

3. 金相分析：

• 晶粒度：5-8级（ASTM标准）。

• 非金属夹杂物：≤B1.5（ISO 4967）。

4. 尺寸公差：

• 直径公差：±1%或按GB/T 15826.1。

• 直线度：≤1 mm/m。

五、特殊工艺要点

1. 大尺寸轴类分段锻造：

• 采用“分段镦粗+焊接”或“整体锻造”，需工艺仿真优化。

2. 耐腐蚀要求：

• 采用双相不锈钢时，控制终锻温度≥950℃，避免σ相析出。

3. 残余应力控制：

• 热校直（600-650℃）或振动时效处理。

六、常见问题及对策

1. 折叠/裂纹：

• 控制拔长时的送进量（砧宽比≥0.8）。

• 避免低温锻造（终锻温度过低）。

2. 晶粒粗大：

• 增加锻造比（≥4），多火次变形。

3. 力学性能不均：

• 优化淬火介质（如PAG水溶液）提高冷却均匀性。

七、船级社认证要求

• 材料认证：符合ABS、DNV、LR等规范。

• 工艺认证：需提供锻造工艺评定报告（PQR）。

• 追溯性：每件锻轴需保留材料炉号、热处理记录。

通过以上工艺控制，船用锻件可达到高强度、抗疲劳、耐腐蚀等综合性能，满足船舶动力系统的严苛要求。实际生产中需结合数值模拟（如DEFORM）优化工艺参数，降低试错成本。