大型軸類鍛件作為重型設備的關鍵零件 ，由于其工作環(huán)境惡劣 ，且受力情況復雜 ，使得對鍛件內部質量和力學性能的要求極其嚴格。大型軸類鍛件主要靠拔長來完成 ，因此拔長工藝的選擇決定著最終的工件質量和力學性能。 目前 ，最常用的拔長方法有上下平砧拔長、FM法、WHF法、 上下 V型砧拔長、上平下 V型砧拔長等 。但通 過這些方法鍛造后鍛件內部的纖維流向基本平行于軸向，使得存在力學性能的各向異性。通常方法是利用增加鐓粗工序來消除以上弊端。但當鍛比增大到一定范圍 ，隨著拔長比的增大 ，鐓粗對橫向力學性能的改善效果并不明顯為了改善鍛件拔長出現(xiàn)的性能各向異性 ，提高軸類件橫向力學性能，本文開發(fā)了一種新的砧型——新型凸面砧 。并通過縮比試驗與WHF法鍛造工藝鍛制的鍛件進行各項力學性能對比，從 而分析新型凸面錐形砧制坯工藝的優(yōu)缺。
1、實驗方案
為了確定新型凸面砧拔長鍛造對軸類件橫向力學性能的改善效果 ，在2MN油壓機上進行了新型凸面砧拔長鍛造與普通平砧拔長鍛造對比實驗 。通過對比不同砧子鍛后鍛件的各項力學性能 ，來確定新型凸面砧對軸類件橫向力學性能的改善效果 。鍛件材料選30Cr2Ni4MoV鋼，毛坯規(guī)格為130mm×80mm，一端加工50mm×70mm的將毛坯加熱至1260°C，然后分別利用WHF法、新型凸面砧鍛造法鍛為90mm×90mm截面，之后空冷。其中工作面為帶8角、150 mm寬的凸型斜面，左右兩邊各多出50mm寬的平面A用來限位以便操作。下砧為普通平砧，與上砧等寬。鍛造時，采用0。-180。-90。翻轉方式，壓下量為11%。當鍛件翻轉180。后錯半砧下壓。 在鍛后試件的相同部位取樣 ，分別沿橫向、縱
向取試樣進行拉伸和沖擊試驗。并對鍛后工件橫向、縱向的屈服強度 、抗拉強度 、延伸率、斷面收縮率及沖擊功進行對比。
2、試驗結果及分析
2.1強度對比橫向
通過WHF法和新型凸面砧鍛制后，鍛件的屈服強度及抗拉強度。與WHF法相比，新型凸面砧拔長后工件軸向和橫向的屈服強度分別提高1.0%和8.5%，抗拉強度分別提高0.5%和12.5%。
2.2 塑性指標對比
經過不同鍛造方法鍛后，對比鍛件在不同方向的延伸率和斷面收縮率。通過WHF法和新型凸面砧鍛制后，鍛件的延伸率和斷面收縮率。對比與WHF法相比，新型凸面砧拔長后工件軸向、橫向的延伸率分別提高19.4%和5.5%，斷面收縮率分別提高5.0%和4.1%。
2．3 沖擊功對比
在不同工藝鍛后鍛件的相同部位表現(xiàn)出來。為了減輕該鋼的回火傾向，必須在調質過程中采用快速加熱、高溫正火、低溫淬火，使其晶粒均勻細化。
3、組織的影響
試驗證明顯微組織對回火脆性敏感性有一定影響。當獲得M或M+B時，回火脆性敏感性小，反之回火脆性敏感性增大。均勻的低溫貝氏體組織特別是P含量高時，回火脆性增大。為此必須在上述成分調整的基礎上，在淬火過程中降低水溫，增加水冷時間，使身管室部位獲得大量馬氏體組織，這也是減輕回火脆性的主要措施 。
4、結論
對高強度厚壁火炮身管材料研究表明，無論PCrNi3MoV還是PCrNi4MoV、PCrNi4WMoV都遇到了回火脆性這一技術問題，同時也對鋼中P的含量高低引起了足夠重視。國外許多文獻指出P的危害性最大，但其它元素合理配合還沒有引起足夠重視。要減輕Ni.Cr-Mo—V系列鋼的回火脆性，提高鋼的低溫韌性，不僅要降低鋼中P含量，而且還要對一些影響鋼的脆性的元素進行合理調整。只有這樣才能生產出符合質量要求的產品。利用WHF法鍛造后，鍛件橫向的沖擊功平均值僅48J，軸向的沖擊功平均值為68J，軸向上沖擊功比橫向高約41.7％。而利用新型凸面砧拔長后，工件橫向的沖擊功平均為60.7J，軸向的沖擊功平均為68.7J。因此，與WHF法相比，通過新型凸面砧拔長后鍛件橫向的沖擊功提高26.5％，軸向變化不大。并且新型凸面砧拔長能相對減小材料鍛后韌性的各向異性。
