船用艉轴锻件是船舶推进系统的关键部件，需承受复杂交变载荷和恶劣环境，因此对材料性能、锻造工艺及质量控制要求极高。以下是其锻造工艺的核心要点：

1. 材料选择

• 常用材料：优质碳钢（如35、45钢）、合金钢（如34CrMo、42CrMo）、不锈钢（用于耐腐蚀需求）。

• 材料标准：需符合船级社规范（如CCS、DNV、ABS等），要求低硫磷含量、高纯净度。

2. 锻造工艺流程

(1) 下料

• 方法：锯切或火焰切割，确保断面平整，避免材料浪费。

• 尺寸控制：考虑烧损量（约2-3%）和后续加工余量。

(2) 加热

• 温度范围：碳钢（1150-1200℃），合金钢（1100-1180℃），避免过热或过烧。

• 加热设备：燃气炉或电炉，需均匀加热，采用分段升温（如合金钢需预热至650℃再升至锻造温度）。

• 保温时间：按截面尺寸计算（通常1.5-2分钟/mm）。

(3) 锻造

• 主要工序：

• 镦粗：消除铸态组织缺陷，提高径向力学性能。

• 拔长：采用型砧或摔子控制轴径变化，保证流线连续（轴向流线对抗疲劳至关重要）。

• 成形：通过胎模或自由锻完成法兰、阶梯轴等结构。

• 关键控制：

• 变形量：总锻造比≥3（铸锭）或≥1.5（轧材），确保组织致密。

• 终锻温度：碳钢≥800℃，合金钢≥750℃，防止裂纹。

(4) 冷却

• 方式：碳钢可空冷；合金钢需缓冷（坑冷或炉冷）以避免白点。

3. 热处理

• 退火/正火+回火：消除锻造应力，细化晶粒（如42CrMo需860℃正火+550℃回火）。

• 调质处理（关键步骤）：淬火（水淬或油淬）+高温回火，获得回火索氏体组织，兼顾强度与韧性。

• 硬度要求：通常HB 220-280，具体按船级社标准。

4. 机械加工

• 粗加工：留2-3mm余量，去除氧化皮和表面缺陷。

• 精加工：数控车床保证尺寸精度（IT7级）和形位公差（如法兰端面跳动≤0.05mm）。

5. 质量检测

• 无损检测：

• 超声波探伤（UT）：检测内部缺陷（按ISO 10893-8或船级社标准）。

• 磁粉探伤（MT）或渗透探伤（PT）：检查表面裂纹。

• 力学性能测试：拉伸、冲击（-20℃低温冲击对寒带船舶尤为重要）、硬度。

• 金相检验：非金属夹杂物级别（≤B/C 1.5级）、晶粒度（通常5-8级）。

6. 特殊要求

• 防腐处理：如镀锌、喷涂环氧树脂，或安装牺牲阳极。

• 动平衡测试：高速船舶艉轴需做动平衡（G2.5级以下）。

常见问题及对策

• 缺陷类型：折叠、裂纹、夹杂。

• 预防措施：

• 严格控制终锻温度与变形速率。

• 采用多向锻造改善各向异性。

• 加强原材料入厂检验（如光谱分析）。

总结

船用艉轴船用锻件锻造需综合材料学、热加工工艺及严格检测，确保其在高应力、腐蚀环境下的可靠性。工艺参数需根据具体材料规格和船级社认证调整，并保留完整的工艺记录供追溯。