船用锻件的冷却规范及冷却工艺不当对锻件的影响是确保其性能和质量的关键环节。以下是详细分析：

一、船用锻件的冷却规范

冷却规范需根据锻件材料、尺寸、形状及性能要求制定，主要包含以下要点：

1. 冷却方式选择

• 空冷（自然冷却）：适用于低、中碳钢及低合金钢锻件，冷却速率较慢，可减少内应力。

• 坑冷/砂冷：将锻件埋入保温介质（如砂、石灰）中缓冷，用于中高合金钢或大截面锻件，避免马氏体转变。

• 炉冷：锻后直接入炉控温冷却，适用于高合金钢（如不锈钢、耐热钢），防止硬化裂纹。

• 淬火+回火：对需高强度的锻件（如舵系、轴系），采用快速冷却后回火以调整组织。

2. 关键参数控制

• 冷却速率：需匹配材料CCT曲线（连续冷却转变曲线），避免过快导致裂纹或过慢导致晶粒粗大。

• 终冷温度：一般冷却至室温，但某些材料需控制至特定温度（如钛合金需避开工件β相变点）。

3. 工艺标准参考

• 遵循船级社规范（如DNV GL、ABS、CCS）及国际标准（如ASTM A788）。

• 例如：碳钢锻件通常要求炉冷至300℃以下后空冷；合金钢需更严格控冷。

二、冷却工艺不当的影响

1. 冷却过快（淬火效应）

• 裂纹与变形：快速冷却导致热应力与组织应力叠加，引发表面裂纹（尤其高碳钢、高合金钢）。

• 硬脆性增加：形成马氏体等硬相，降低韧性（如船用艉轴锻件若淬火不当，易发生疲劳断裂）。

2. 冷却过慢

• 晶粒粗化：奥氏体晶粒过度长大，降低锻件强度与冲击韧性（如船用连杆锻件可能因此失效）。

• 析出有害相：某些不锈钢缓冷时易析出σ相，导致耐蚀性下降。

3. 不均匀冷却

• 残余应力：截面温差引发表里收缩不均，导致变形或后续加工精度问题（如大型法兰锻件翘曲）。

• 组织不均：局部硬度过高或过低，影响整体性能一致性。

4. 未考虑材料特性

• 例如：船用钛合金锻件若在β相区缓冷，可能生成粗大魏氏组织，需严格控冷速率。

三、典型案例与解决措施

• 问题案例：某船用曲轴锻件（34CrNiMo6）因水冷过早出现径向裂纹。
  原因：未按规范要求先空冷至550℃以下再水冷，导致马氏体转变应力超标。
  改进：调整冷却分段工艺，并增加红外测温监控。

• 预防措施：

• 制定个性化冷却曲线，结合数值模拟优化工艺。

• 对关键锻件采用无损检测（如超声波探伤）排查冷却缺陷。

总结

船用锻件的冷却工艺直接影响其力学性能、残余应力及服役寿命。需严格依据材料科学和行业标准设计冷却规范，并通过过程监控确保工艺稳定性，避免因冷却不当导致失效风险。