深挖船轴锻件锻造工艺难点，管控海洋工况轴类毛坯品质
船轴锻件长期处于扭转、弯曲交变载荷与海水腐蚀共存的服役环境，锻件本体为大长径比变截面结构，法兰、多级轴颈交替分布，截面厚度差距较大。锻造工艺管控不到位，容易出现心部压实不足、晶粒粗大、金属流线紊乱、折叠等缺陷，这些缺陷会残留在锻件基体内部，在海上交变载荷作用下逐步扩展，提升轴系失效风险，船轴锻件对锻造温度、变形量、冷却制度均有着较为严格的约束条件。
坯料加热是锻造前置关键工序，大吨位合金钢钢锭导热性能有限，不宜直接高温急速升温，采用阶梯升温模式，设置预热保温平台，缩小坯料表层与芯部温差，降低热裂纹产生概率。升温至锻造温度区间维持充足保温时长，保障钢锭整体温度均匀，金属充分软化，为塑性变形创造条件。保温时长参照钢锭最大截面厚度设定，大规格钢锭适度延长保温时间，保证芯部温度达标，避免锻造过程芯部变形不充分。同时管控加热氧化，减少氧化皮大量生成，防止氧化皮压入锻件表层，形成压坑、折叠类表面缺陷。严格把控始锻与终锻温度，终锻温度不宜过低，温度偏低材料塑性下降，容易催生内部微裂纹；温度过高会造成晶粒过热粗大，后续难以完成晶粒细化。
锻造成型阶段，船轴法兰部位截面厚重，芯部不易锻透；细长轴颈段容易变形失稳；法兰与轴颈过渡转角区域容易产生折叠缺陷。工艺设计时合理分配每一个火次变形量，高应力艉轴、推力轴采用两镦三拔工艺，中间轴根据规格选用一镦两拔，先通过镦粗工序改善钢锭致密度，消除铸态疏松，再分步拔长、压肩塑形，逐步塑造船轴整体轮廓，不追求单次大压下量，规避金属流动紊乱产生折叠缺陷。合理设定总锻造比，锻造比不足会留存铸态组织，晶粒细化效果有限；锻造比过大，会提升锻件开裂风险。船轴锻件优先整体成型，焊接接头属于性能薄弱区域，交变载荷与海水腐蚀协同作用下容易萌生裂纹。山西永鑫生重工针对船轴大长径比、变截面结构优化锻造工序参数，依托大型锻造装备实现整体成型，保证金属流线沿锻件外形连续分布。
锻后冷却属于容易被忽视的关键工序。高温锻造完成的船轴毛坯，不能直接露天快速冷却。法兰厚壁位置与细轴颈散热速度不一致，快速冷却造成收缩不均匀，诱发轴体弯曲，严重时产生内部微裂纹。锻件转移至保温坑按照既定速率缓慢降温，让内部应力逐步释放。缓冷结束之后，毛坯开展外观检查与预探伤，提前识别毛坯阶段体积型缺陷，缺陷毛坯不再流转后续热处理与机加工，减少物料与工时损耗。
预备热处理与性能热处理相互配合，缓解厚薄截面带来的冷却差异。热处理之后的矫直与去应力回火工序不可省略，消除形变与新增残余应力。粗加工之后得到平整检测面，无损探伤重点覆盖法兰根部、轴肩圆角应力集中位置。整套锻造相关工序互相配合，改善锻件内部组织，降低各类缺陷发生概率，为后续热处理、机械加工打下可靠毛坯基础。
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