Aço para peças forjadas pesadas – processo de forjamento
Lingotes grandes são necessários para fundir e forjar grandes peças forjadas. O peso único de lingotes grandes varia de 30 a várias centenas de toneladas. Quanto maior for o lingote, mais graves serão os defeitos metalúrgicos, como a segregação. Portanto, os requisitos de fundição de aço para grandes peças forjadas são muito rigorosos. Para garantir a fundição de lingotes de aço extragrandes, geralmente é necessário utilizar mais de dois fornos de fundição para fundição, portanto não é necessário aumentar a capacidade de um único forno e reduzir a erosão de materiais refratários e a redução de temperatura do aço fundido devido ao longo tempo de fundição. As matérias-primas devem ser cuidadosamente selecionadas durante a fundição, e elementos nocivos como boro, cobre, estanho, antimônio e arsênico, que são difíceis de remover durante a fundição, devem ser rigorosamente controlados. Grande forno elétrico básico de arco e grande conversor podem ser usados para a fundição inicial de aço. O aço fundido deve ser refinado fora do forno e desgaseificado em vácuo para minimizar o teor de enxofre, fósforo e gás no aço, de modo a obter aço de alta pureza com enxofre e fósforo inferior a 0.005%, hidrogênio inferior a 2%, oxigênio inferior superior a 30% e nitrogênio inferior a 40%. A fim de reduzir a segregação e os defeitos, novas tecnologias de vazamento, como fundição rotativa, fundição de lingotes ocos e fundição por solidificação direcional, devem ser adotadas para a fundição de grandes lingotes de aço.
O objetivo do processo de forjamento é principalmente dois: um é forjar economicamente o lingote no formato desejado, ou seja, formar; A segunda é melhorar a estrutura metálica, destruir a estrutura fundida do lingote por meio de forjamento, homogeneizar a estrutura, refinar o grão e soldar defeitos como porosidade, porosidade, cavidade de contração. Geralmente, lingotes grandes são aquecidos diretamente da oficina de fundição para a oficina de forjamento. Para soldar os defeitos, o forjamento de grandes peças forjadas é geralmente realizado na prensa hidráulica com grande pressão, principalmente utilizando o processo de forjamento livre.
Devido à influência do efeito de tamanho, o tratamento térmico de grandes peças forjadas possui características próprias. Deve-se dar total consideração às características metalúrgicas de grandes peças forjadas, à tensão transitória e à tensão residual gerada por grandes peças forjadas durante o tratamento térmico, à influência do calor latente de mudança de fase nos processos de aquecimento e resfriamento, à fragilidade da têmpera e ao refinamento do tecido. Existem principalmente dois tipos de tratamento térmico para peças forjadas de grande porte: o primeiro tratamento térmico e o segundo tratamento térmico.
O primeiro tratamento térmico, também conhecido como tratamento térmico pós-forjamento, tem como objetivo principal prevenir manchas brancas, melhorar a uniformidade da composição química, refinar a estrutura, eliminar cristais mistos, etc., criar condições organizacionais internas para detecção de falhas ultrassônicas e desempenho final , e criando condições para reduzir a dureza, eliminando tensões e facilitando a usinagem em desbaste. Se o teor de hidrogênio no aço cair abaixo de 2% durante a fundição, o primeiro tratamento térmico considerará principalmente o refinamento dos grãos e a eliminação de grãos misturados.
O segundo tratamento térmico é o tratamento térmico de desempenho final. Seu principal objetivo é fazer com que grandes peças forjadas em desbaste obtenham a melhor estrutura necessária para garantir o bom desempenho abrangente de peças forjadas de grande porte. O segundo tratamento térmico geralmente adota têmpera e revenido, normalização mais revenido, normalização mais envelhecimento, etc. Para peças forjadas que exigem alta dureza, como grandes laminados a frio, o tratamento térmico final deve ser têmpera e revenido em baixa temperatura para atender aos requisitos.