高質(zhì)量發(fā)展是創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展，且是今后一個發(fā)展階段的主題。作為關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件（大型鑄鍛件）原創(chuàng)技術(shù)策源地的中國一重集團有限公司（簡稱：中國一重），在維護國家安全和國民經(jīng)濟命脈方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。習近平總書記2018年9月26日第二次到中國一重視察時，在具有國際領(lǐng)先水平的超大型核電鍛件展示區(qū)前發(fā)表了重要講話：中國一重在共和國歷史上是立過功的，中國一重是中國制造業(yè)的重地。制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重中之重，是一個現(xiàn)代化大國必不可少的。希望中國一重肩負起歷史重任，制定好發(fā)展路線圖。
為落實好習近平總書記的重要講話精神，中國一重于2019年1月成立了重型高端復雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新能力建設(shè)項目工作領(lǐng)導小組，并組建了重型高端復雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新研究團隊。該團隊分別入選了中央企業(yè)優(yōu)秀科技創(chuàng)新團隊和黑龍江省頭雁團隊，開展了一系列變革性創(chuàng)新研究工作。
大型鍛件作為量大面廣的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件，是裝備制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，決定著重大裝備和主機產(chǎn)品的性能、水平、質(zhì)量和可靠性，是我國裝備制造業(yè)由大到強轉(zhuǎn)變、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。我國大型鍛件制造技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了20世紀六七十年代的全面照搬蘇聯(lián)、八九十年代的引進和消化日本JSW以及21世紀以來的自主創(chuàng)新。通過蹣跚學步、跟跑到并跑，不僅成為制造大國，而且部分綠色制造技術(shù)已達到國際領(lǐng)先水平，但未解決傳統(tǒng)鋼錠中存在的偏析、夾雜及有害相等缺陷，大型鍛件塑性成形中存在材料利用率低、混晶、鍛造裂紋等共性世界難題。這些難題依靠傳統(tǒng)的制造方式是難以破解的，需要開發(fā)變革性創(chuàng)新技術(shù)，依靠創(chuàng)新驅(qū)動來推動大型鍛件的高質(zhì)量發(fā)展。
馬克思主義的認識論強調(diào)，新理論產(chǎn)生于新實踐，新實踐需要新理論指導。中國一重在重型高端復雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新實踐活動中，歸納出了增材制坯、FGS鍛造等新的理論，用于指導關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件（大型鑄鍛件）原創(chuàng)技術(shù)策源地建設(shè)的實踐活動。此外，為了實現(xiàn)大型鍛件的高質(zhì)量發(fā)展，還需要解決自由鍛造液壓機噸位較小、模鍛液壓機空間尺寸較小，以及擠壓機功能單一等問題。
關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件原創(chuàng)技術(shù)策源地系列圖書由《大型鍛件的增材制坯》《大型鍛件FGS鍛造》和《超大型多功能液壓機》組成，三者關(guān)系類似于制作美味佳肴的食材、廚藝和廚具。增材制坯是制備形神兼?zhèn)涞拇笮湾懠�的有機食材，F(xiàn)GS鍛造是制作關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件的精湛廚藝，超大型多功能液壓機是實現(xiàn)增材制坯和FGS鍛造的完美廚具。
《大型鍛件的增材制坯》用典型案例歸納了傳統(tǒng)鋼錠中存在偏析、夾雜及有害相等缺陷的共性技術(shù)難題，針對現(xiàn)有增材制造方法難以制備大型鍛件所需坯料的實際情況，提出了增材制坯的新理論。通過一系列變革性的實踐，豐富了增材制坯技術(shù)路線，為系統(tǒng)解決偏析、夾雜及有害相的共性技術(shù)難題指明了發(fā)展方向。
增材制坯是利用增材制造的方式將有效基材進行組合，并使組合坯料的界面愈合，進而使組織均勻化的原創(chuàng)性大型鍛坯的制備技術(shù)。
在傳統(tǒng)的大型鍛件制造流程中，都是先制備大型鋼錠，然后鍛造出所需的形狀，并通過熱處理改變內(nèi)部的組織與性能。始于鋼錠制備終于性能熱處理的大型鍛件的制造貫穿于熱加工全過程，鑄錠被稱為鍛件的初生兒，是決定鍛件優(yōu)劣的關(guān)鍵，但在傳統(tǒng)鋼錠中，都會存在偏析、夾雜及有害相等缺陷，而且鋼錠越大，缺陷越嚴重。雖然鋼錠中的缺陷在隨后的鍛造及熱處理階段可以得到一定程度的改善，但不僅付出的代價過大，而且有些缺陷仍不能被完全消除。終保留在大型鍛件中的缺陷，往往會導致大型鍛件的報廢。實踐證明，碳偏析嚴重的是軋輥和單包澆注的核電封頭；外露夾雜主要體現(xiàn)在模鑄鋼錠先凝固的水口端；有害相主要體現(xiàn)在大斷面的不銹鋼及高溫合金材料；材料利用率低主要體現(xiàn)在模鑄鋼錠水口、冒口切除量大，以及重型、復雜鍛件難以實現(xiàn)近凈成形。這些世界性難題需要變革性技術(shù)加以解決，因此呼喚原創(chuàng)性技術(shù)的誕生。
ⅥⅦ為了解決大型鋼錠中存在上述缺陷的世界性難題，全球的科技工作者們一直在進行著不懈的努力。中國一重重型高端復雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新研究團隊帶頭人原創(chuàng)性地提出了大型鍛件的增材制坯（增材制造方式組坯 坯料改性）的技術(shù)路線，并帶領(lǐng)團隊成員開展了基材制備、液�补虖秃辖M坯、固�补虖秃辖M坯、界面愈合和組合坯料的均勻化、雙超圓坯立式半連鑄機等一系列相關(guān)設(shè)備研制及變革性創(chuàng)新研究工作，取得了可喜的成果。大型鍛件增材制坯技術(shù)發(fā)展方向，將有助于大型鍛件變革性制造技術(shù)的傳承與發(fā)展，可助力我國關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件制造技術(shù)更好、更快地發(fā)展，從而為我國關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件制造技術(shù)從跟隨向引領(lǐng)的方向轉(zhuǎn)變奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
本書詳細介紹了不同材料、不同方式液�补探M坯復合試驗，給出了大型鍛件所需坯料的增徑方法；對固�补虖秃辖M坯涉及的氧化膜、真空度、變形量等進行了系統(tǒng)研究，提出了獨到的大型坯料制備方法；對增材制坯所需的雙超圓坯立式半連鑄機裝備及基材處理工裝等進行了介紹。
本書共分8章。第1章用工程案例介紹了大型模鑄鋼錠中存在的偏析、夾雜及有害相等缺陷對大型鍛件的危害；第2章對常見的增材制造方式特點進行了簡述，提出并詮釋了滿足大型鍛件需求的大型坯料制備的原創(chuàng)性增材制坯技術(shù)；第3章對雙超圓坯立式半連鑄機研制進行了論證，并對鑄坯的多樣性應用進行了描述；第4章通過一系列相關(guān)試驗，對液�补虖秃辖M坯進行了詳細介紹；第5章通過一系列相關(guān)試驗，對固�补虖秃辖M坯進行了詳細介紹；第6章對界面不同的愈合方式進行了分析對比；第7章對組合坯料通過重結(jié)晶/再結(jié)晶實現(xiàn)均勻化的研究工作進行了實踐及論證；第8章對大型鍛件的增材制坯技術(shù)研究進行了系統(tǒng)總結(jié)，并對應用前景進行了展望。
本書是增材制坯理論與實踐的總結(jié)與提煉，包含軋輥材料的液�补虖秃辖M坯解剖試驗、合金鋼及不銹鋼固�补虖秃辖M坯解剖試驗等大量珍貴的技術(shù)資料，希望能成為大型鍛件從業(yè)者的技術(shù)工作指南。此外，由于本書涉及的內(nèi)容突破了傳統(tǒng)理論，亦可供高等院校及研究院所從事大型鍛件理論學習和研究人員參考。
本書由中國一重重型高端復雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新研究團隊帶頭人王寶忠執(zhí)筆并統(tǒng)稿，團隊成員劉凱泉、張心金、趙德利、劉海瀾等參與了部分章節(jié)的撰寫。此外，劉穎、任利國、白亞冠、周巖等參與了部分研究與編寫等工作。
在增材制坯的變革性創(chuàng)新技術(shù)研究中，得到了中國一重、遼寧遼重新材有限公司等單位的大力支持，在此一并表示感謝！
由于我們的水平有限，書中難免存在缺點和錯誤，敬請讀者批評指正！