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浅谈民核设备锻件技术难点及措施
孔庆响
（中国第一重型机城股份公司质量保证部工程师，黑龙江齐齐哈尔161000）
科技论坛
摘要：民核设备设备的制造过程中，特别是大型银件在拉术方面存在着很多制造难点，由于锻件裁面尺寸大，加热、冷却时，温度的
变化和分布不均匀性大，锻压变形时，金属塑性流动差别大，加上钢键大冶金缺陷多，因而容易形成一些不同于中小型锻造的缺陷。关键调：大型；像件：缺陷；措施
随着民核装机容量增大，民核设备锻件壁厚及尺寸均逐渐变大，目前核电压力设备最大钢锭已接近500吨级，对锻件质量控制
中心压实锻造工艺。
6加热温度不均
当加热温度分布严重不均匀，表现为锻坏内外、正反面、沿长度
难度也大大提升，针对大型锻件中赏见的缺陷，如严重偏析和疏松，
点温差过大，在锻造时引起不均变形，偏心锻造等缺陷，亦称欠热。过
密集性夹杂物，发达的柱状晶及粗大不均匀勾结晶，敏感开裂与白点
十热使材料的塑性与冲击韧性显著降低。过烧时材料的晶界剧烈氧化
倾向，晶粒遗传性与回火脆性，组织性能的严重不均匀性，形状尺寸
超差等等。
1偏析缺陷
大型锻件中的偏析与钢锭偏析密切相关，面钢锭偏析程度又与
或者熔化，完全失去变形能力。
防止加热缺陷措施。a.严格执行正确的加热规范；b.注意装炉方式，防止局部加热；e.调准测温仪表，精心加热操作，控制炉温、炉气
钢种、锭型、冶炼质量及浇注条件等有关。钢锭越大，偏析及夹杂物流动，防止不均匀加热。控制难度越大，必须不断研究优化冶炼及浇注参数，并优化浇注设
7白点缺陷
备尺寸及形状，以达到获得良好偏析及夹杂物控制的目的。钢中化学成分与杂质分布的不均匀现象，称为偏析。
防止偏析措施。a.降低钢中硫、磷等偏析元索和气体的含量。b.
白点是锻件在锻后冷却过程中产生的一种内部缺陷。其形貌在横向低倍试片上为细发丝状锐角裂纹，断口为银白色斑点。白点成因是钢中氢在应力作用下向拉应力区富集，使钢产生所谓氢脆，发
生魔性断裂，所以氢和附加应力联合作用是白点产生的原因
采用多炉合浇、冒口补浇、振动浇注及发热绝热口，增强管口补缩
防止白点措施。a.降低钢中氢含量，如注意烘烤炉料，冶炼时充
能力等措施。c.严格控制注温与注速，采用短粗锭型，改善结晶条
件。
2夹杂物缺陷
常见的夹杂物主要有硫化物、硅酸盐、氧化物等。熔点高的夹
杂，凝固先于基体金属，结晶不受阻碍，呈现为有规则的棱角外形；熔点较低的夹杂，由于受已凝固金属的限制，形态多为球或条状、枝
分沸腾，真空除气，炉外精炼脱气等。b.采用消除白点的热处理，主要任务是扩散钢中氢，消除应力，如扩氢退火热处理等。详见锻造过程中常见的缺陷中的锻后清理工艺不当常产生的缺陷。
8组织性能不均匀
大型锻件因其尺寸大，工序多，周期长，工艺过程中不均勾，不
稳定因索多，所以常常造成组织性能严重不均匀，以致在力学性能
晶状沿晶界分布。硫化物与塑性较好的硅酸盐组元，当钢锭经锻压
试验，金相组织检查和无损探伤时不能通过，
变形时，沿主变形方向延伸，呈条带状。面氧化物及塑性较差的硅酸盐夹杂，在锻压变形时被破碎成小颗粒，呈链球状分布。
提高组织均匀性措施：a.采用先进的冶铸技术，提高钢锭的冶金
．质量；b.采用控制锻造，控制冷却技术，优化工艺过程，提高大锻件
防止夹杂物措施。a钢液真空处理，炉外精炼，控制钢液质量；b. 清洁浇注，防止外来夹杂污染与异金属进人;c.合理锻造变形，改善
生产的技术经济水平。
9淬火裂纹与回火脆性
夹杂分布。
在热处理时，由于温度急剧变化，将产生很大的温度应力。由于
3缩孔与疏松缺陷
相变还产生组织应力，和锻件存在的残余应力叠加，合成的拉应力
孔隙性缺陷破坏金属连续性，形成应力集中与裂纹源，属于不
允许的缺陷。钢锭开坏时切除量不够，残留缩孔及疏松，表现为锻件端头有管状孔穴或者严重中心疏松。因钢锭浇注温度偏低，冒口补缩不良，缩孔深人到锭身区，锻造时未能完全切除面形成缩孔残余。
防止缩孔与疏松措施。a严格控制浇注温度和速度，防止低温
值如果超过材料的抗拉强度，并且没有塑性变形松弛，将会产生各种形式的开裂和裂纹。例如纵向、横向、表面和中心裂纹，表面龟裂和表层利离等。由于大锻件截面尺寸大，加热、冷却时温度分布不均匀，相变过程复杂，残余应力大，而且程度不同地存在着各种宏观和微观缺陷，塑性差，韧性低，这都能加剧裂纹萌生与扩展的过程，往
慢速注锭：b.采用发热冒口或绝热冒口，改善补缩条件使缩孔上移
往形成即时的或延时的开裂破坏，甚至炸裂与自然置裂等，造成重
至冒口区，防止缩孔深人到锭身处；c.控制锻造时钢锭冒口切头率，
充分切净缩松缺陷。合理锻压变形，压实疏松缺陷。
大经济损失。
防止萍火裂纹措施：a.采用合理的热处理规范，控制加热速度与
4气泡缺陷
钢中气体由炉料、炉气、空气进人，当冶炼时脱氧不良，沸腾排冷却过程，减少加热缺陷与温度应力；b.避免锻件中存在严重的冶
气不充分，则钢液中气体含量过多，凝固过程中，随温度降低，气体金缺陷与残余应力；e.萍火后及时回火。溶解度下降而由钢液中析出，形成内部气泡。当钢锭模壁潮湿、锈
10回火脆性
蚀、涂料中含有水分或挥发性物质，在注人高温钢水时产生气体向钢锭表层渗透，形成皮下气泡。
防止气泡措施。a充分烘烤炉料与浇注系统；b.冶炼时充分脱
回火脆性系碳化物析出或磷、锡、锑、砷等有害微量元索沿晶界聚集面引起的脆性增大的倾向。
防止回火脆性措施：a减少钢中有害元素的含量；b.减少钢中偏
析；e.避免在回火脆性温度区热处理，适当快冷，防止有害组元高集。
气，并采用保护浇注工艺；.高温扩散、锻压焊合孔洞缺陷；d.及时烧
剥表面裂纹，
5锻造轰纹缺陷
在大型锻造中，当原材料质量不良或锻造工艺不当时，大部分
结束语
各民核设备制造单位为适应形势的发展，在技术方面积极采取合理有效措施，经过不断地进步和完善，同时积累了大量的经验信
息，无论是成功的改进经验，还是失败后的经验教训，进行合理有效
钢锭缺陷，锻造时都可能造成开裂，钢锭凝固时结晶温度范围窄，线
收缩系数大。冷凝补缩不足，内外温差大，轴心拉应力大，沿枝晶开裂，形成钢绽轴心晶间裂纹，该裂纹在锻造时进一步扩展而成主轴锻件中裂纹。
消除锻造裂纹缺陷。a.提高冶炼钢水纯净度；b.铸锭缓慢冷却，减少热应力；c.采用良好的发热剂与保温帽，增大补缩能力;d.采用
万方数据
的反馈运用，对平稳提高大型锻件质量都能起到较好的作用。在实际生产实践中，又会遇到新的挑战，也会出现新的间题，但通过不断深入研究、科学论证、总结积累经验及良好实践，大型锻件的质量能够得到良好控制和进一步提高。