摘要 通過(guò)對(duì)鉬圓棒及方棒、扁板棒鍛制工藝的研究。確立了這兒種材毀制的較合理工藝，從面減少令制裂紋等缺陷的產(chǎn)生，成品率提高到97%。

關(guān)鍵詞：鉬棒 鉬方棒 扁板棒 加熱溫度 鍛造比

1、前言

鉬棒材已取代鉑金及石墨電極廣泛用于玻璃熔爐，耐火板熔爐及稀土冶煉等行業(yè)¹，用作電極材料，它具有較高的熔點(diǎn)，電子發(fā)射能力強(qiáng)，高溫下不易蒸發(fā)、耗損，有較高的許用電流密度、耐腐蝕、消耗小等優(yōu)點(diǎn)。另外，鉬可在高溫和高濃度還原性酸中使用，如：采用鋁棒加工的螺桿、閥座，泵密封等耐蝕耐磨零件。目前鉬棒生產(chǎn)的方法很多，如熔煉鉬棒、軋制鉬棒、擠壓鉬棒等。鍛制根據(jù)所用設(shè)備不同又分為錘類鍛制(如空氣錘、蒸汽錘等)、機(jī)械壓力機(jī)類鍛制(如曲柄壓力機(jī))、液壓機(jī)類鍛制(如水壓機(jī))和特種鍛造(如精鍛、快鍛等)。由于銀在常溫下塑性差、變形抗力大，必須在高溫中加熱才能進(jìn)行鍛造加工，加工中易產(chǎn)生裂紋、脆斷等缺陷。如何減少鍛制裂紋，提高成品率成為鉬棒生產(chǎn)的關(guān)鍵。本研究主要探討在空氣錘上利用棒子采用自由鍛加工鉬棒的工藝。

2、試驗(yàn)方法

2.1 材料

所用的原料主要為登封鎢鉅材料廠生產(chǎn)的純鉬棒坯，其密度均在9.5g/cm³以上，晶粒數(shù)為4000個(gè)/mm²。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

加熱爐選用自制氫氣鉬絲爐，設(shè)備采用4000N空氣錘。棒子材質(zhì)為16CrMnMo。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

在鍛制中溫度和加工率是加工的關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)不同溫度和加工率的選擇，從而制定出具體的加工工藝。

3、結(jié)果與討論

3.1 加熱溫度對(duì)鍛制的影響

加熱溫度一般應(yīng)選擇再結(jié)晶溫度以上，但也不能太高，太高空易產(chǎn)生脆斷或表面橫向裂紋。根據(jù)文獻(xiàn)【¹²】，可選擇1350℃~1400℃或1600℃【¹】。幾種不同溫度的鍛造情況如表1，鍛制規(guī)格為Φ45mm→Φ25mm。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加熱到1350℃~1400℃，加工易進(jìn)行，鍛制質(zhì)量好。

3.2 加熱時(shí)間對(duì)鍛制的影響

加熱時(shí)間的選取非常重要，太長(zhǎng)、浪費(fèi)氫氣、電等；太短，料燒不透，鍛不動(dòng)或硬鍛出現(xiàn)脆斷。文獻(xiàn)認(rèn)為對(duì)于Φ85mm×700mm的料， 加熱60in~90minC 【²】 。另外， 認(rèn)為對(duì)于Φ50mm以上的料， 加熱180min~240min， 對(duì)于*50mm以下的料， 加熱60min~120min[u] 。

不同時(shí)間的鍛造情況如表2、鍛制規(guī)格為Φ90mm→50mm。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同規(guī)格棒坯采用不同時(shí)間，分別是：Φ90mm以上棒坯， 210min~240min； Φ50mm~Φ90mm， 150min~210min； Φ30mm~Φ50mm， 120min~150min； Φ30mm以下， 90min~120min。

3.3 鍛造比對(duì)鍛制的影響

試驗(yàn)進(jìn)行的鍛制加工均為拔長(zhǎng)，其加工率反映為鍛造比。鍛造比為鍛前坯料截面積與鍛后截面積之比。

在試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)若變形量太小，加工容易進(jìn)行，但只趨于表面變形，中心組織不變形或變形小，影響鉬棒的性能，使以后的加工易產(chǎn)生裂紋，也極易形成縮孔。變形量太大，產(chǎn)生的變形抗力過(guò)大，鍛造難進(jìn)行，容易脆斷。幾種不同鍛造比鍛制情況如表3所示。

Φ40mm具有縮孔的材料中心組織金相圖如圖    1，正常無(wú)質(zhì)量問(wèn)題的鉬棒金相組織如圖2。

圖1 Φ40mm頭部有縮孔的金相組織，×100

圖2 Φ20mm質(zhì)量良好的鉬棒的金相組織，x100

經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)圓棒成品直徑在Φ50mm以上，每火鍛造比應(yīng)為1.1~1.3，直徑減少一般不超過(guò)8mm；Φ50mm以下每火鍛造比為 1.2~1.7，直徑減少一般不超過(guò)5mm。

3.4 終鍛溫度的影響

終鍛溫度過(guò)低，料涼、塑性差，極易產(chǎn)生裂紋。實(shí)驗(yàn)證明，終鍛溫度不應(yīng)低于900℃，當(dāng)料溫低于該溫度時(shí)，應(yīng)及時(shí)回爐再加熱。

3.5 原料對(duì)鍛制的影響

實(shí)驗(yàn)表明·原料密度不應(yīng)低于9.5g/cm³，若密度不夠，則鍛時(shí)易碎裂；棒內(nèi)外組織必須均勻，不得有夾雜或夾生，否則亦易脆斷。

3.6 操作方法對(duì)鉬棒鍛制的影響

由于鉬線膨脹系數(shù)小、散熱快，操作必須迅速、準(zhǔn)確·變形力求均勻。低于終鍛溫度應(yīng)及時(shí)回爐重新加熱。鉗子旋轉(zhuǎn)角度和下錘的輕重必須一致。

3.7 鉬棒的具體鍛造工藝

3.7.1 圓鈿棒的工藝

圓鉬棒直接采用不同棒子多火次鍛即可。以Φ90mm一Φ50mm和Φ45mm-Φ16mm為例說(shuō)明鍛造工藝，見(jiàn)表4.

*成品長(zhǎng)度在1200mm以內(nèi)。

3.7.2方棒鍛制

加工鉬方棒頭幾火仍用圓棒子，到成品時(shí)采用方棒子，形狀如圖3所示，棒子對(duì)角必須呈尖角核角便成品出現(xiàn)棱角。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)圓棒直徑為方棒成品邊長(zhǎng)的1.5倍開(kāi)始拍方較適宜。比如要將Φ45mm×L的棒坯鍛制成20mmX20mmXL的方棒成品。當(dāng)鍛制成Φ30mm×L時(shí)然后回爐加熱7min在錘頭上直接拍方，先拍一頭，應(yīng)注意鉗子90°旋轉(zhuǎn)，保證料呈方形，并且不打重錘， 避免鍛裂。

一頭鍛好后.回爐加熱7min，再鍛另一頭， 整個(gè)鍛成方形。再不掉頭加熱7min， 過(guò)20mmX20mm規(guī)格方棒子， 然后掉頭加熱7min， 另一頭過(guò)棒子， 然后平直料， 即得到20mmX20mmXL^'的成品。

3.7.3 扁板棒鍛制

扁板棒的工藝路線為圓棒坯通過(guò)圓棒子鍛至一定直徑后，拍扁，并修整尺寸，最終成形。

通過(guò)摸索試驗(yàn)，得到一簡(jiǎn)單計(jì)算拍扁直徑公式，即：鍛制寬度與2倍的厚度之和除以2。經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證，較為合理。如要將Φ45mm×L的棒坯鍛制成8mmX40mm×L^'的扁板成品， 當(dāng)鍛制到Φ28mm×L時(shí)， 然后回爐加熱7min， 在錘頭上直接拍扁， 先鍛一頭，在鍛過(guò)程中應(yīng)注意立鍛，不能單純平拍，保證各向受力，避免受力不均，造成裂紋。然后回爐再加熱7min拍另一頭， 初鍛至10mm×42mm×L左右， 然后進(jìn)行精鍛， 這時(shí)回爐加熱時(shí)間可在3min~5min， 修整尺寸， 保證板平、直、尺寸一致， 到8mm×40mmXL成品。注意發(fā)現(xiàn)料溫低時(shí)應(yīng)及時(shí)回爐重新加熱，保證鍛造溫度。

另外、對(duì)于成品長(zhǎng)度超過(guò)1200mm的棒材，由于爐膛尺寸有限，料加熱時(shí)爐門(mén)關(guān)不上，這時(shí)掉頭加熱時(shí)間可相應(yīng)延長(zhǎng)10min~20min， 另外注意冷熱交匯處鉬棒的氧化。

4、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)研究試驗(yàn)，制定出了具體的4000N空氣錘鉬棒鍛造工藝，經(jīng)過(guò)一年多驗(yàn)證，提高了鍛制鉬棒的質(zhì)量，減少了裂紋，使成品率由90%提高到97%。具體工藝如下：

1)加熱制度

具體加熱制度見(jiàn)表5。

2)鍛造工藝

對(duì)于圓鉬棒、成品直徑Φ50mm以上每火鍛造比應(yīng)在1.1~1.3，成品直徑Φ50mm以下每火鍛造比應(yīng)在1.2~1.7。

3)對(duì)于方棒，拍方直徑一般為成品邊長(zhǎng)的1.5倍。對(duì)于扁板棒，拍扁直徑一般為成品寬度與2倍厚度之和除以2，即可滿足成品要求。

4)原料密度應(yīng)大于9.5g/cm³，原料不應(yīng)有夾雜，夾生等現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

1、《稀有金屬手冊(cè)》編寫(xiě)組.稀有金屬手冊(cè)(上冊(cè)).北京：冶金工業(yè)出版社，1992：814~834

2、《稀有金屬材料加工手冊(cè)》編寫(xiě)組.稀有金屬材料加工手冊(cè).北京：冶金工業(yè)出版社，1995：169~186。