研究目的：確定34CrAlNi7-10材料的加熱溫度曲線及鍛造工藝參數(shù)，實現(xiàn)核電主油泵齒輪毛坯制造國產(chǎn)化，并指導今后同類材料的鍛造生產(chǎn)。

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34CrAlNi7-10鋼的化學成分

34CrAlNi7-10鋼是一種低碳合金鋼，其化學成分包括碳(C)含量不超過0.40%，鉻(Cr)含量為1.50-2.00%，鋁(Al)含量為0.70-1.20%，鎳(Ni)含量為6.50-7.50%，硅(Si)含量不超過0.40%，磷(P)含量不超過0.035%，硫(S)含量不超過0.035%。 這種鋼材具有較高的強度和硬度，同時具有良好的耐熱性和耐腐蝕性。它在高溫下仍能保持較高的強度和韌性，因此廣泛應用于高溫工作環(huán)境下的零部件制造，如汽車發(fā)動機的排氣系統(tǒng)、燃燒室和渦輪。 34CrAlNi7-10鋼的化學成分決定了其優(yōu)異的性能。碳的添加可以提高鋼材的硬度和強度，同時影響其可焊性。鉻的添加可以提高鋼材的耐腐蝕性和耐熱性，同時增加鋼材的硬度。鋁的添加可以提高鋼材的抗氧化性能，使其在高溫下仍能保持較好的性能。鎳的添加可以提高鋼材的韌性和強度，同時改善其耐腐蝕性。 總之，34CrAlNi7-10鋼憑借其優(yōu)異的化學成分和性能，在高溫工作環(huán)境下扮演著重要的角色。它的廣泛應用不僅推動了工業(yè)的發(fā)展，也為我們的生活帶來了更多的便利和安全。

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34CrAlNi7-10鋼的物理性能

34CrAlNi7-10鋼是一種常用的合金鋼，其主要成分包括碳(C)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鎳(Ni)等元素。它具有優(yōu)異的物理性能，適用于許多工業(yè)領域。 首先，34CrAlNi7-10鋼具有較高的強度和硬度。這使得它在承受高壓和重負荷的環(huán)境中表現(xiàn)出色。無論是在機械制造業(yè)還是汽車工業(yè)中，34CrAlNi7-10鋼都能夠提供卓越的強度和耐磨性，確保設備的可靠運行。 其次，34CrAlNi7-10鋼具有良好的耐腐蝕性能。由于其含有鉻和鎳等耐腐蝕元素，它能夠抵御大多數(shù)化學物質的侵蝕。這使得它在化工、石油和海洋工程等領域中得到廣泛應用。 此外，34CrAlNi7-10鋼還具有良好的熱處理性能。通過適當?shù)臒崽幚砉に?，可以對其進行強化和調質，進一步提高其力學性能和耐磨性。這使得它在高溫環(huán)境下，如煉油、熱處理和電力行業(yè)中，能夠承受嚴苛的工作條件。 總之，34CrAlNi7-10鋼是一種優(yōu)質的合金鋼，具有出色的物理性能。它的高強度、良好的耐腐蝕性和熱處理性能，使得它在許多工業(yè)領域中得到廣泛應用。無論是在機械制造業(yè)、化工行業(yè)還是能源領域，34CrAlNi7-10鋼都能夠發(fā)揮重要的作用，為各行各業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

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研究方案及參數(shù)制訂：某核電主油泵齒輪要求按歐標驗收，對材料的化學成分及合金組織等控制都要求嚴格，其中鍛件晶粒度要求5級或更細。34CrAlNi7-10材料化學成分見表1：

34CrAlNi7是德標氮化鋼，合金成分中含鋁，是一種鋁合金化的氮化鋼。Al、Cr、V、Ti、Mo、Mn、W等氮化物形成元素中，Al是滲氮鋼shou選元素，其與N的親和力很強，滲氮時可形成高度彌散的氮化鋁。

34CrAlNi7（1.8550）氮化鋼 化學成分及標準：

34CrAlNi7-10 化學元素成分含量(%)

表1 34CrAlNi7-10材料化學成分

C：0.30～0.37

Si： ≤0.40

Mn：0.40～0.70

P≤0.025

S≤0.035

Ni：0.85～1.15

Cr：1.50～1.80

Mo：0.15～0.25

Al： 0.80～1.20

如何從鍛造工藝上保證鍛件鍛造比，從而保證齒輪毛坯（特別是輪盤）的力學性能并滿足規(guī)范要求成為此次研究的難點和目標。因此，試驗思路是在不同鍛造參數(shù)下鍛造同一試樣，然后取樣檢測兩軸端及中間輪盤處晶粒度。對比鍛造前后鍛件內(nèi)部組織情況，最后進行鍛件調質處理并檢驗試樣力學性能。根據(jù)試驗結果選取相應鍛造工藝參數(shù)。

根據(jù)34CrAlNi7-10材料化學成分，該材料屬于中碳合金鋼。參照相近牌號中碳合金鋼38CrMoAlA加熱規(guī)范，初步確定Φ350mm圓鋼的鍛前加熱曲線

考慮合金元素對始鍛溫度降低的影響，并參考相近牌號合金結構鋼的鍛造工藝參數(shù)，初步確定該材料的始鍛溫度區(qū)間為1100～1180℃，試驗中選用1100℃、1150℃、1180℃三個溫度段作為試驗始鍛溫度，鍛件終鍛溫度參照相近牌號合金結構鋼，選850℃。

在每個始鍛溫度下，分別鍛造兩組試樣。一個試樣采用直接拔長成型的方式鍛造，另一個試樣采用先拔長到小直徑后鐓粗然后再拔長的方式鍛造，以增加鍛造比來細化組織。通過鍛造對比試驗得出如下結論：

（1）通過試驗對比分析了34CrAlNi7-10合金鋼鍛件鍛造成型過程中的主要影響因素，確定了該材料始鍛溫度1180℃、終鍛溫度≥850℃、鍛后灰冷的鍛造工藝參數(shù)。另外，在鍛造過程中，需嚴格控制坯料的加熱溫度。

（2）經(jīng)過試驗、分析、檢驗及實際生產(chǎn)證明，所確定的工藝參數(shù)合理，鍛造的主油泵齒輪毛坯符合技術要求。對實現(xiàn)核電主油泵齒輪毛坯制造國產(chǎn)化具有重要指導意義，并為今后同類材料的鍛造生產(chǎn)提供了技術參考。