摘要 通过对钼圆棒及方棒、扁板棒锻制工艺的研究。确立了这儿种材毁制的较合理工艺，从面减少令制裂纹等缺陷的产生，成品率提高到97%。

关键词：钼棒 钼方棒 扁板棒 加热温度 锻造比

1、前言

钼棒材已取代铂金及石墨电极广泛用于玻璃熔炉，耐火板熔炉及稀土冶炼等行业¹，用作电极材料，它具有较高的熔点，电子发射能力强，高温下不易蒸发、耗损，有较高的许用电流密度、耐腐蚀、消耗小等优点。另外，钼可在高温和高浓度还原性酸中使用，如：采用铝棒加工的螺杆、阀座，泵密封等耐蚀耐磨零件。目前钼棒生产的方法很多，如熔炼钼棒、轧制钼棒、挤压钼棒等。锻制根据所用设备不同又分为锤类锻制(如空气锤、蒸汽锤等)、机械压力机类锻制(如曲柄压力机)、液压机类锻制(如水压机)和特种锻造(如精锻、快锻等)。由于银在常温下塑性差、变形抗力大，必须在高温中加热才能进行锻造加工，加工中易产生裂纹、脆断等缺陷。如何减少锻制裂纹，提高成品率成为钼棒生产的关键。本研究主要探讨在空气锤上利用棒子采用自由锻加工钼棒的工艺。

2、试验方法

2.1 材料

所用的原料主要为登封钨钜材料厂生产的纯钼棒坯，其密度均在9.5g/cm³以上，晶粒数为4000个/mm²。

2.2 试验设备

加热炉选用自制氢气钼丝炉，设备采用4000N空气锤。棒子材质为16CrMnMo。

2.3 实验方法

在锻制中温度和加工率是加工的关键，通过对不同温度和加工率的选择，从而制定出具体的加工工艺。

3、结果与讨论

3.1 加热温度对锻制的影响

加热温度一般应选择再结晶温度以上，但也不能太高，太高空易产生脆断或表面横向裂纹。根据文献【¹²】，可选择1350℃~1400℃或1600℃【¹】。几种不同温度的锻造情况如表1，锻制规格为Φ45mm→Φ25mm。经过多次试验，发现加热到1350℃~1400℃，加工易进行，锻制质量好。

3.2 加热时间对锻制的影响

加热时间的选取非常重要，太长、浪费氢气、电等；太短，料烧不透，锻不动或硬锻出现脆断。文献认为对于Φ85mm×700mm的料， 加热60in~90minC 【²】 。另外， 认为对于Φ50mm以上的料， 加热180min~240min， 对于*50mm以下的料， 加热60min~120min[u] 。

不同时间的锻造情况如表2、锻制规格为Φ90mm→50mm。

经过试验，发现不同规格棒坯采用不同时间，分别是：Φ90mm以上棒坯， 210min~240min； Φ50mm~Φ90mm， 150min~210min； Φ30mm~Φ50mm， 120min~150min； Φ30mm以下， 90min~120min。

3.3 锻造比对锻制的影响

试验进行的锻制加工均为拔长，其加工率反映为锻造比。锻造比为锻前坯料截面积与锻后截面积之比。

在试验中，发现若变形量太小，加工容易进行，但只趋于表面变形，中心组织不变形或变形小，影响钼棒的性能，使以后的加工易产生裂纹，也极易形成缩孔。变形量太大，产生的变形抗力过大，锻造难进行，容易脆断。几种不同锻造比锻制情况如表3所示。

Φ40mm具有缩孔的材料中心组织金相图如图    1，正常无质量问题的钼棒金相组织如图2。

图1 Φ40mm头部有缩孔的金相组织，×100

图2 Φ20mm质量良好的钼棒的金相组织，x100

经过多次验证，发现圆棒成品直径在Φ50mm以上，每火锻造比应为1.1~1.3，直径减少一般不超过8mm；Φ50mm以下每火锻造比为 1.2~1.7，直径减少一般不超过5mm。

3.4 终锻温度的影响

终锻温度过低，料凉、塑性差，极易产生裂纹。实验证明，终锻温度不应低于900℃，当料温低于该温度时，应及时回炉再加热。

3.5 原料对锻制的影响

实验表明·原料密度不应低于9.5g/cm³，若密度不够，则锻时易碎裂；棒内外组织必须均匀，不得有夹杂或夹生，否则亦易脆断。

3.6 操作方法对钼棒锻制的影响

由于钼线膨胀系数小、散热快，操作必须迅速、准确·变形力求均匀。低于终锻温度应及时回炉重新加热。钳子旋转角度和下锤的轻重必须一致。

3.7 钼棒的具体锻造工艺

3.7.1 圆钿棒的工艺

圆钼棒直接采用不同棒子多火次锻即可。以Φ90mm一Φ50mm和Φ45mm-Φ16mm为例说明锻造工艺，见表4.

*成品长度在1200mm以内。

3.7.2方棒锻制

加工钼方棒头几火仍用圆棒子，到成品时采用方棒子，形状如图3所示，棒子对角必须呈尖角核角便成品出现棱角。

经过试验，发现圆棒直径为方棒成品边长的1.5倍开始拍方较适宜。比如要将Φ45mm×L的棒坯锻制成20mmX20mmXL的方棒成品。当锻制成Φ30mm×L时然后回炉加热7min在锤头上直接拍方，先拍一头，应注意钳子90°旋转，保证料呈方形，并且不打重锤， 避免锻裂。

一头锻好后.回炉加热7min，再锻另一头， 整个锻成方形。再不掉头加热7min， 过20mmX20mm规格方棒子， 然后掉头加热7min， 另一头过棒子， 然后平直料， 即得到20mmX20mmXL^'的成品。

3.7.3 扁板棒锻制

扁板棒的工艺路线为圆棒坯通过圆棒子锻至一定直径后，拍扁，并修整尺寸，最终成形。

通过摸索试验，得到一简单计算拍扁直径公式，即：锻制宽度与2倍的厚度之和除以2。经过多次验证，较为合理。如要将Φ45mm×L的棒坯锻制成8mmX40mm×L^'的扁板成品， 当锻制到Φ28mm×L时， 然后回炉加热7min， 在锤头上直接拍扁， 先锻一头，在锻过程中应注意立锻，不能单纯平拍，保证各向受力，避免受力不均，造成裂纹。然后回炉再加热7min拍另一头， 初锻至10mm×42mm×L左右， 然后进行精锻， 这时回炉加热时间可在3min~5min， 修整尺寸， 保证板平、直、尺寸一致， 到8mm×40mmXL成品。注意发现料温低时应及时回炉重新加热，保证锻造温度。

另外、对于成品长度超过1200mm的棒材，由于炉膛尺寸有限，料加热时炉门关不上，这时掉头加热时间可相应延长10min~20min， 另外注意冷热交汇处钼棒的氧化。

4、结语

经过研究试验，制定出了具体的4000N空气锤钼棒锻造工艺，经过一年多验证，提高了锻制钼棒的质量，减少了裂纹，使成品率由90%提高到97%。具体工艺如下：

1)加热制度

具体加热制度见表5。

2)锻造工艺

对于圆钼棒、成品直径Φ50mm以上每火锻造比应在1.1~1.3，成品直径Φ50mm以下每火锻造比应在1.2~1.7。

3)对于方棒，拍方直径一般为成品边长的1.5倍。对于扁板棒，拍扁直径一般为成品宽度与2倍厚度之和除以2，即可满足成品要求。

4)原料密度应大于9.5g/cm³，原料不应有夹杂，夹生等现象。

参考文献

1、《稀有金属手册》编写组.稀有金属手册(上册).北京：冶金工业出版社，1992：814~834

2、《稀有金属材料加工手册》编写组.稀有金属材料加工手册.北京：冶金工业出版社，1995：169~186。