钢坯料构筑界面愈合方法与流程

本发明属于材料加工领域，特别涉及一种钢坯料构筑界面愈合方法。

背景技术：

构筑成型技术是一种新近研发的技术。在钢坯料构筑成型过程中，钢坯料之间采用封焊连接在一起，但内部存在大量间隙性界面，这些间隙性界面在后续锻造过程中可被视为内部缺陷，这些内部缺陷的愈合需要通过大变形的多向锻造才能实现。然而，大变形锻造容易造成钢坯料产生锻造裂纹，极易导致开裂，造成构筑成型失败，因此有必要开发一种促使钢坯料构筑界面愈合的方法。

技术实现要素：

为解决目前钢坯料构筑成型中存在的上述问题，本发明提供了一种钢坯料构筑界面愈合方法。该方法包括以下步骤：

步骤一：将封焊好的钢坯料进行加热，并使构筑界面位于水平方向；

步骤二：用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于30％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在10～25％之间；

步骤三：回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；

步骤四：锻造使各向总变形量不小于20％，最终达到所需尺寸。

根据一个实施例，在所述步骤三与所述步骤四之间还可以进行以下操作1-2次：下压20分钟以上，回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；所述操作1-2次中下压的总变形量与所述步骤二中保压过程中的变形量之和控制在10～25％之间；与此同时，步骤二中所述保压过程中的变形量可以小于10％。

根据一个实施例，当所述钢坯料的外形为沙漏形时，所述镦粗方式还可以采用以下方式代替：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于15％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在5～20％之间。

根据一个实施例，所述钢坯料可以为不锈钢坯料或碳钢坯料。

进一步地，所述钢坯料的外形可以为长方体、立方体或圆柱体。

本发明的钢坯料构筑方法通过特殊镦粗方式及加热扩散连接的联合使用，有效解决了钢坯料构筑界面的愈合问题，显著提高了后续构筑成型的成品率。

附图说明

图1为根据本发明实施例的镦粗方式示意图。

图2为未经本发明的钢坯料构筑界面愈合方法处理过的钢坯料构筑界面电镜图。

图3为未经本发明的钢坯料构筑界面愈合方法处理过的钢坯料构筑界面显微图。

图4为经过本发明的钢坯料构筑界面愈合方法处理过的钢坯料构筑界面电镜图。

附图标记：1.封焊好的钢坯料，2.上平砧，3.下平砧。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

本发明的钢坯料构筑界面愈合方法包括以下步骤：

步骤一：将封焊好的钢坯料进行加热，并使构筑界面位于水平方向；

步骤二：用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于30％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在10～25％之间；

步骤三：回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；

步骤四：锻造使各向总变形量不小于20％，最终达到所需尺寸。

如图2-3所示，在未经本发明的钢坯料构筑界面愈合方法处理前，钢坯料之间存在明显界面。然后，采用本发明的钢坯料构筑界面愈合方法进行处理，随着一次性快速大变形下压—保压—加热扩散连接的交替作用，界面逐渐消失，界面处的氧化物颗粒逐渐减少，界面结合强度不断提高；同时由于大变形的发生，会产生再结晶。当总变形量累计接近50％时，如图4所示，界面完全消失，再结晶程度充分，结合强度显著提高。

本发明的重点即为上述镦粗方式及加热扩散连接的采用。通过研究发现，通过一次性大变形快速下压—保压—加热扩散连接的交替作用，加之各参数之间的协同作用，能够在确保钢坯料不发生开裂的前提下，促使钢坯料构筑界面发生有效愈合。

由于钢坯料中间有大量间隙和界面存在，因此错砧会导致远端翘曲开裂，故界面全部愈合前的镦粗过程中应严格避免错砧。

步骤五中，锻造使各向总变形量不小于20％有利于内部均质化，进一步降低开裂风险。

根据一个示例，在所述步骤三与所述步骤四之间还可以进行以下操作1-2次：下压20分钟以上，回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；所述操作1-2次中下压的总变形量与所述步骤二中保压过程中的变形量之和控制在10～25％之间；与此同时，步骤二中所述保压过程中的变形量可以小于10％，有利于更好的促进构筑界面愈合。

根据一个示例，当所述钢坯料的外形为沙漏形时，所述镦粗方式还可以采用以下方式代替：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于15％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在5～15％之间，有利于更好的促进构筑界面愈合。

根据一个示例，所述钢坯料可以为不锈钢坯料或碳钢坯料。

进一步地，所述钢坯料的外形可以为长方体、立方体或圆柱体，即本发明的钢坯料构筑界面愈合方法适用的坯料形状较为广泛。

实施例1

采用本发明的钢坯料构筑界面愈合方法对某立方体不锈钢坯料进行处理，该不锈钢坯料长1000mm，宽1000mm，高1500mm，处理步骤如下：

一、将封焊好的不锈钢坯料加热至1240±20℃，并使构筑界面位于水平方向；

二、将不锈钢坯料放在铺设有保温棉的10000吨油压机操作台上，用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量35％，下压时间30秒；然后保压30分钟，保压过程中的变形量为25％；

三、回炉，加热至1240±20℃进行扩散连接，均温后保温24小时；

四、通过反复锻造使长宽高三个方向的总变形量为40％，最终达到所需尺寸。

实施例2

采用本发明的钢坯料构筑界面愈合方法对某圆柱体不锈钢坯料进行处理，该不锈钢坯料底面直径为800mm，高为1600mm，处理步骤如下：

一、将封焊好的不锈钢坯料加热至1200±20℃，并使构筑界面位于水平方向；

二、将不锈钢坯料放在铺设有保温棉的10000吨油压机操作台上，用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量35％，下压时间1分钟；然后保压20分钟，保压过程中的变形量为10％；

三、回炉，加热至1200±20℃进行扩散连接，均温后保温12小时；

四、下压25分钟，回炉，加热至1200±20℃进行扩散连接，均温后保温12小时；下压变形量为10％；

五、通过反复锻造使径向尺寸和高度的总变形量为20％，最终达到所需尺寸。

实施例3

采用本发明的钢坯料构筑界面愈合方法对某长方体碳钢坯料进行处理，该碳钢坯料长1000mm，宽800mm，高1800mm，处理步骤如下：

一、将封焊好的碳钢坯料加热至1100±20℃，并使构筑界面位于水平方向；

二、将碳钢坯料放在铺设有保温棉的10000吨油压机操作台上，用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量30％，下压时间1分钟；然后保压25分钟，保压过程中的变形量为10％；

三、回炉，加热至1100±20℃进行扩散连接，均温后保温15小时；

四、进行以下操作2次：下压20分钟，下压变形量为7％；回炉，加热至1100±20℃进行扩散连接，均温后保温15小时；

五、通过反复锻造使长宽高三个方向的总变形量为30％，最终达到所需尺寸。

对实施例1-3处理后的钢坯料进行检验，结果显示：经本发明的钢坯料构筑界面愈合方法处理后，钢坯料内部的界面完全消失，界面结合强度达到母材基体强度，同时未发生坯料开裂问题，获得了良好的构筑界面愈合效果。

虽然根据本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。