不銹鋼的鍛造工藝

不銹鋼的鍛造工藝（馬氏體、奧氏體）一、奧氏體不銹鋼的鍛造1.概述奧氏體不銹鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.25%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1719%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%18%，如12Cr18Ni9等。為節(jié)鎳，用錳或氮代替部分鎳而獲得的Cr-Ni-Mn或Cr-Ni-Mn-N不銹鋼。奧氏體不銹鋼不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，不能用熱處理強(qiáng)化，只能通過(guò)熱鍛成形和再結(jié)晶獲得高的強(qiáng)度。奧氏體不銹鋼通常在固溶狀態(tài)下使用，具有最佳的塑性、韌性、良好的加工成型性及良好的耐蝕性和抗氧化性，因此一般用于要求耐腐蝕、抗氧化或在較高溫度下工作，對(duì)強(qiáng)度要求不高，以及在較低溫度下使用的零部件。奧氏體不銹鋼在高溫下晶粒易長(zhǎng)大，但長(zhǎng)大傾向不如鐵素體不銹鋼強(qiáng)烈。2.鍛造溫度選擇及加熱要求（1）變形溫度選擇：奧氏體不銹鋼的鍛造加熱溫度受高溫鐵素體（-相）形成溫度的限制，加熱溫度過(guò)高，-相鐵素體的量會(huì)顯著增多，使鋼塑性降低，使塑性變形不均勻，在兩相界面產(chǎn)生裂紋。因此奧氏體不銹鋼的始鍛溫度一般控制在11501200。為防止組織中因洗出碳化物使變形抗力增加，產(chǎn)生鍛造裂紋。所以終鍛溫度不應(yīng)太低，一般不低于850。對(duì)于普通18-8型不銹鋼始鍛溫度取1200，當(dāng)含鉬或含高硅則取低于1150，對(duì)于25-12型和25-20型，始鍛溫度不高于1150，終端溫度不低于925。（2）加熱要求：不銹鋼導(dǎo)熱性差，加熱時(shí)要嚴(yán)格按照溫度和速度進(jìn)行：800下緩慢加熱(0.30.5mm/min)，到920后可快速加熱。為確保耐蝕性，加熱時(shí)應(yīng)嚴(yán)格避免滲碳，因此奧氏體不銹鋼不宜在還原性氣氛或過(guò)分氧化氣氛中加熱，也不許火焰直接噴射在毛坯上，否則使鋼增碳或使晶界區(qū)貧鉻，提高鋼的晶間腐蝕敏感性。鍛件在高溫區(qū)停留時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則易造成嚴(yán)重過(guò)氧化、元素貧化和晶粒粗化，具體可按鍛壓手冊(cè)P217表2-3-15選擇，一般不少于1020min。3.奧氏體不銹鋼鍛造要點(diǎn)（1）鋼錠鍛造時(shí)，開(kāi)始輕壓，當(dāng)變形量達(dá)到30%后才能重壓。鍛造時(shí)，應(yīng)單向送進(jìn)，避免在一處重復(fù)壓制，以防止出現(xiàn)中心十字裂紋。（2）鋼錠鍛造比采用46，鋼坯取24，視原材料晶粒度而定。奧氏體不銹鋼晶粒度大小對(duì)鋼的耐蝕性有很大影響。為獲得細(xì)晶粒并充分焊合中心區(qū)的微裂紋和孔隙，應(yīng)保證最后一火有足夠大的鍛造比，變形量應(yīng)大于再結(jié)晶臨界變形程度，變形量一般應(yīng)大于12%20%。（3）變形過(guò)程中要求變形均勻，以得到較均勻的晶粒組織，圓餅鍛件可考慮下列措施：a.采用光滑的平臺(tái)和砧面，必要時(shí)潤(rùn)滑；b.平臺(tái)和砧面預(yù)熱到150450；c.餅坯兩端加低碳鋼墊板；d.采用疊鍛；e.變形時(shí)采用間歇壓縮；f.包套鐓粗。（4）奧氏體不銹鋼冷縮率大。鍛件最終成形時(shí)，應(yīng)考慮較大的收縮率（1.51.7%），避免鍛件在冷卻后因尺寸不足造成廢品。（5）鍛件溫度應(yīng)在850以上切邊（冷鍛件應(yīng)預(yù)熱到900950再切邊）。4.鍛后冷卻為避免奧氏體不銹鋼沿晶界析出Cr23C6而增加晶間腐蝕傾向，所以要求鍛后快冷。尤其在奧氏體敏化溫度范圍（480815），在此區(qū)間不得停留，必須快冷。奧氏體不銹鋼鍛后空冷、坑冷、砂冷均可。5.變形后續(xù)工序（1）為使鍛造和空冷過(guò)程中析出的碳化物重新溶入奧氏體，得到均勻單一的常溫奧氏體組織，減輕晶間腐蝕敏感性，因此鍛后應(yīng)進(jìn)行固溶處理，即在10201050加熱保溫，然后水冷。為防止晶粒長(zhǎng)大，加熱溫度不宜過(guò)高，保溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。（2）含Ti、Nb的奧氏體鋼，固溶后再進(jìn)行穩(wěn)定化處理。即將鋼加熱到850880保溫空冷，此時(shí)Cr23C6溶解，TiC不完全溶解，且在冷卻過(guò)程中充分析出，從而降低Cr23C6的含量，降低晶間腐蝕傾向。（3）對(duì)經(jīng)冷加工和焊接后的鍛件，為消除殘余應(yīng)力，要進(jìn)行去應(yīng)力退火。l不含Ti、Nb的奧氏體不銹鋼：加熱溫度不超過(guò)450，以防止Cr23C6析出；l對(duì)超低碳和含Ti、Nb的奧氏體不銹鋼：加熱溫度不低于850，然后緩冷，消除應(yīng)力，可減輕晶間腐蝕傾向，并提高抗應(yīng)力腐蝕能力。（4）奧氏體不銹鋼還往往經(jīng)冷變形后使用，只要按“固溶處理-冷變形-敏化處理”工序進(jìn)行，就可獲得優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕和抗晶間腐蝕性能。（5）為消除表面氧化皮和缺陷，采用先酸洗再?lài)娚盎驖L筒拋光在酸洗。二馬氏體不銹鋼的鍛造1.概述馬氏體不銹鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%0.4%(其中9Cr18為0.9%)，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%18%，如1Cr13，2Cr13，3Cr13，4Cr13等。此類(lèi)鋼高溫時(shí)為奧氏體組織，冷卻到室溫為馬氏體組織，可通過(guò)熱處理強(qiáng)化，提高力學(xué)性能。馬氏體不銹鋼淬火后的強(qiáng)度、硬度隨含碳量增加而提高，但耐蝕性及塑、韌性隨之降低，其耐蝕性不如奧氏體不銹鋼。但因該類(lèi)鋼具有很高的熱強(qiáng)性和較好的耐蝕性，特別適合550600以下及濕熱條件工作的承力件。2.鍛造溫度選擇及加熱要求（1）鍛造溫度選擇馬氏體不銹鋼加熱溫度不宜太高，過(guò)高組織會(huì)出現(xiàn)鐵素體，使鋼的塑性下降，且易在兩相界面產(chǎn)生裂紋。因此馬氏體不銹鋼的始鍛溫度一般為11001150。終端溫度不宜太低，若溫度過(guò)低，鋼的塑性下降較大，易產(chǎn)生鍛造裂紋。因此終鍛溫度因含碳量而異，高碳的取925，低碳的取850，均應(yīng)高于鋼的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度。（2）加熱要求：馬氏體不銹鋼的導(dǎo)熱性差，為防止坯料開(kāi)裂，在實(shí)際生產(chǎn)中，坯料的入爐溫度應(yīng)低于400。同時(shí)，850前應(yīng)緩慢加熱，之后才能快速加熱到始鍛溫度。鍛件在高溫區(qū)停留時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則易造成嚴(yán)重過(guò)氧化、元素貧化和晶粒粗化，具體可按鍛壓手冊(cè)P217表2-3-15選擇，一般不少于1020min。3.馬氏體不銹鋼鍛造要點(diǎn)（1）馬氏體不銹鋼高溫組織為單相奧氏體，鍛造沒(méi)有特殊困難，但在900950范圍內(nèi)要避免重?fù)?，以防破裂。?）鍛造比一般取23；終鍛變形量應(yīng)大于12%20%（3）終鍛變形程度不易過(guò)小。若加熱溫度高、終鍛變形程度小時(shí)，可能由于組織遺傳引起低倍粗晶。（4）馬氏體不銹鋼對(duì)表面裂紋敏感，若表面有劃傷，鍛前應(yīng)車(chē)去。4.鍛后冷卻馬氏體不銹鋼對(duì)冷卻速度特別敏感，空冷即可獲得馬氏體組織，使鍛件內(nèi)存在很大熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和殘余應(yīng)力，易導(dǎo)致表面裂紋。所以馬氏體鋼鍛后應(yīng)緩冷方式。一般是將鍛件放在200左右的爐中或石棉保溫箱中冷卻，或是轉(zhuǎn)入600爐中保溫并隨爐冷卻。5.變形后續(xù)工序（1）冷卻后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行軟化退火處理（680780保溫24h），以消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，便于機(jī)械加工。（2）馬氏體不銹鋼使用前需經(jīng)淬火（98