(整理)常見鋼材鍛造溫度

1、Ill鍛造熱力規(guī)范是指鍛造時所選用的一些熱力學(xué)參數(shù)，包括鍛造溫度、變形程度、應(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)（鍛造方法）、加熱加冷卻速度等。這些參數(shù)直接影響著金屬材料的可鍛性及鍛件的組織和性能，合理選擇上述幾個熱力學(xué)參數(shù)，是制訂鍛造工藝的重要環(huán)節(jié)。確定鍛造熱力學(xué)參數(shù)的主要依據(jù)是鋼或合金的狀態(tài)圖、塑性圖、變形抗力圖及再結(jié)晶圖等。用這些資料所確定的熱力學(xué)參數(shù)還需要通過各種試驗或生產(chǎn)實踐來進行驗證和修改。在確定鍛造熱力學(xué)參數(shù)時，并不是在任何情況下，都需要上述的所有資料。當(dāng)對鍛件的組織和性能沒有嚴格要求時，往往只要有塑性圖及變形抗力圖就夠了。若對鍛件的晶粒大小有嚴格要求，而且在機械性能方面也有硬性規(guī)定時，除狀態(tài)圖、

2、塑性圖和變形抗力圖之外，還需要參考再結(jié)晶圖以及能說明所采用熱力規(guī)范是否能保證產(chǎn)品機械性能的資料。鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的一段溫度間隔。確定鍛造溫度的基本原則是，就能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能。鍛造溫度范圍應(yīng)盡可能寬一些，以減少鍛造火次，提高生產(chǎn)率。碳鋼的鍛造溫度范圍如圖10（鐵-碳狀態(tài)圖）中的陰影線所示。在鐵碳合金中加入其他合金元素后，將使鐵-碳狀態(tài)圖的形式發(fā)生改變。一些元素（如Cr,V,W,Mo,Ti,Si等）縮小r相區(qū)，升高A3和叫點；而另一些元素（如Ni,Mn等）擴大r相區(qū)，降低A3和點。所有合金元素均使S點和E點左移

3、。由此可見，合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼也可參照鐵-碳狀態(tài)圖來初步確定鍛造溫度范圍，但相變點（如熔點，A3,”化等）則需改用各具體鋼號的相變點。1始鍛溫度始鍛溫度應(yīng)理解為鋼或合金在加熱爐內(nèi)允許的最高加熱溫度。從加熱爐內(nèi)取出毛坯送到鍛壓設(shè)備上開媽鍛造之前，根據(jù)毛坯的大小、運送毛坯的方法以及加熱爐與鍛壓設(shè)備之間距離的遠近，毛坯有幾度到幾十度的溫降。因此，真正開始鍛造的溫度稍低，在始鍛之前，應(yīng)盡量減小毛坯的溫降。合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼的始鍛溫度主要受過熱和過燒溫度的限制。鋼的過燒溫度約比熔點低100150°C,過熱溫度又比過燒溫度低約50°C，所以鋼的始鍛溫度一般應(yīng)低于熔點（或低于狀態(tài)

4、圖固相線溫度）150200°C。碳含量對鋼的鍛造上限溫度具有最重要的影響。對于碳鋼，由狀態(tài)圖（圖10）可看出，始鍛溫度隨含碳量的增加而降低。對于合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工模具鋼，通常始鍛溫度隨含碳量的增加降低得更多。鑄態(tài)的原始晶粒組織比較穩(wěn)定，過熱傾向小，因此鋼錠的始鍛溫度可比同鋼種的鋼坯和鋼材高2030C。所謂過熱，是指鋼料加熱超過某一定溫度時，便產(chǎn)生奧氏體晶粒急劇長大的現(xiàn)象。不同鋼種對過熱的敏感程度不同，軟碳鋼對過熱的敏感性最小，而合金鋼則容易過熱，在對過熱敏感的鋼種中，以鎳鉻鉬鋼最為突出。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，冶煉方法對鋼的過熱溫度具有顯著影響。真空自耗重熔及電渣重熔鋼比具有相同化學(xué)成分的電弧爐鋼

5、（非真空）的過熱起始溫度低，這是由于鋼中非金屬夾雜物極少存在，而超純鋼容易出現(xiàn)晶粒長大所致。由于鋼的純度而使過熱起始溫度降低的程度，已知為15C以上，。曾有過報導(dǎo)，這種溫度降低可高達100C。重要用途的高強度鋼，如鎳鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼、鎳鉻鉬釩鋼等，其特種熔煉鋼的過熱起始溫度較用空氣熔煉的同種鋼低3040°C。例如40CrMnSiMoVA電渣鋼和電弧爐鋼的過熱溫度分別為1160C和1200C。因此，應(yīng)分別確定真空重熔及電渣重熔鋼的過熱起始溫度，其始鍛溫度一般應(yīng)相應(yīng)降低2040C。一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過正常熱處理（正火、淬火）之后，組織可以改善，性能也隨之恢復(fù)，此種過熱稱為不穩(wěn)定過熱。但是

6、Ni-Cr，Cr-Ni-Mo，Cr-Ni-W，Cr-Ni-Mo-V系多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼嚴重過熱之后，用正常熱處理工藝，組織也極難改善，此種過熱稱為穩(wěn)定過熱。穩(wěn)定過熱時，除奧氏體晶粒大外，沿原奧氏體晶界析出有硫化物（MnS）等異相質(zhì)點。硫化物質(zhì)點越多，原奧氏體晶界也就越穩(wěn)定。雖然在以后的正火、淬火時鋼重新奧氏體化了，但原奧氏體晶界上硫化物等質(zhì)點的分布、大小和形狀不會受到多大程度的改變，結(jié)果形成了穩(wěn)定過熱。過熱組織，由于晶粒粗大，引起機械性能降低，尤其是沖擊韌性的降低。鋼的過熱與化學(xué)成分、冶煉方法、鍛造溫度、熱變形量、鍛后冷卻速度及爐溫均勻性等因素有關(guān)。因始鍛溫度過高或加熱時間過長引起的過熱，雖然經(jīng)鍛

7、造變形可以破碎過熱粗晶，但往往受鍛造變形量及變形均勻性的限制，對于較嚴重過熱，鍛造變形也不易完全消除。所以應(yīng)確定安全的始鍛溫度，以防止產(chǎn)生過熱。至于過燒，由于鍛造加熱溫度更高，鋼的晶粒極為粗大，且氧原子沿晶界侵入，形成網(wǎng)絡(luò)狀氧化物及易熔氧化物共晶，使晶粒間的結(jié)合力大大減弱，在隨后熱變形時極易產(chǎn)生開裂。圖10鐵-碳狀態(tài)圖2終鍛溫度終鍛溫度主要應(yīng)保證在結(jié)束鍛造之前鋼仍具有足夠的塑性，以及鍛件在鍛后獲得再結(jié)晶組織。合金結(jié)構(gòu)鋼的含碳量一般在012%0.5%之間，其退火狀態(tài)的金相組織分類屬亞共析鋼。合金工具鋼的含碳量為0.7%1.5%，是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其退火組織一般屬過共析鋼。參考圖1

8、0，對于過共析鋼溫度降至SE線（A）以下即開始析出二cm次碳化物（對于合金鋼則為合金碳化物），且沿晶界呈網(wǎng)狀分布，為了打碎網(wǎng)狀滲碳體，使之成為粒狀或斷續(xù)網(wǎng)狀分布，應(yīng)在A以下兩相區(qū)繼續(xù)鍛打，當(dāng)溫度下降cm到一定程度時則因塑性顯著下降而必須終止鍛造。過共析鋼的終鍛溫度一般應(yīng)高于A（SE，線）50100°C以1上。鋼料在高溫單相區(qū)（例如圖10所示GSE線以上的奧氏體區(qū)）具有良好的塑性。所以對于亞共析鋼一般應(yīng)在A以上1550C結(jié)束鍛造，但對于低碳亞共析3鋼通過試驗可知，在GS線（A）以下的兩相區(qū)也有足3夠的塑性（因低碳鋼中的鐵素體與奧氏體性能相差不大），因此終鍛溫度可取在GS線以下。鑄錠在未

9、完全轉(zhuǎn)變?yōu)殄憫B(tài)之前，由于塑性較低，其終鍛溫度應(yīng)比鍛坯的高3050C。此外，鍛件終鍛溫度與變形程度有關(guān)。若最后的鍛造變形程度很小，變形量不大，不需要大的鍛壓力，即使終鍛溫度低一些也不會產(chǎn)生裂紋。故對精整工序、校正工序，終鍛溫度允許經(jīng)規(guī)定值低5080C。當(dāng)亞共析鋼在A和A溫度區(qū)間鍛造時，由于31溫度低于A,所以鐵素體從奧氏體中析出，在鐵素體和3奧氏體兩相共存情況下繼續(xù)進行鍛造變形時，將形成鐵素體與奧氏體的帶狀組織，只是鐵素體比奧氏體更細長，而奧氏體在進一步冷卻時（低于A溫度）轉(zhuǎn)變?yōu)橹?光體，所以室溫下見到鐵素體與珠光體沿主要伸長方向呈帶狀分布。這種帶狀組織可以通過重結(jié)晶退火（或正火）予以消除。終鍛

10、溫度過高，停鍛之后，鍛件內(nèi)部晶粒會繼續(xù)長大，形成粗晶組織。例如亞共析鋼的終鍛溫度若比A高出太多，鍛后奧氏體晶粒將再次粗化。在一定范圍3的冷卻速度下，魏氏組織容易在粗大晶粒的奧氏體中產(chǎn)生，它是由在一定晶面析出的鐵素體和珠光體所構(gòu)成（圖11）。魏氏組織是鋼產(chǎn)生過熱的組織特征，若魏氏組織特別嚴重時，僅用退火或正火也難以完全消除，必須用鍛造予以矯正。需要指出的是，根據(jù)狀態(tài)圖大致確定的鍛造溫度范圍，還需要根據(jù)鋼的塑性圖、變形抗力圖等資料加以精確化。這是因為狀態(tài)圖是在實驗室中一個大氣壓及緩慢冷卻的條件下作出的，狀態(tài)圖上的臨界點與鋼在鍛造時的相變溫度并不一致。下面舉例說明。常用30CrMnSiA鋼的熔點為1

11、380°C,A為c3830C,A為760C。根據(jù)狀態(tài)圖臨界點確定的鍛造溫c1度范圍為5801200C。圖12為30CrMnSiA鋼的塑性圖及變形抗力圖，可以看出，在1200C時，鋼的ak值開始有較多的下降，所以始鍛溫度取為1180C。在850C時，ob還未顯著上升，故可定為終鍛溫度。圖1145Mn2鋼的過熱魏氏圖1230CrMnSiA鋼的塑性圖組織X100及變形抗力圖由于生產(chǎn)條件不同，各工廠所用的鍛造溫度范圍也不完全相同。合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛造溫度范圍見表4。合金結(jié)構(gòu)鋼鋼錠鍛造溫度范圍見表5。合金工具鋼、彈簧鋼和滾珠軸承鋼的鍛造溫度范圍見表6。表4合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛造溫度和加熱規(guī)范保溫時間鋼的

12、牌號鍛造溫度/°c加熱溫度+30C/-10Cminmm-1始鍛終鍛10,15,20,25,30,35,40,45,50120080012000.250.712CrNi3A,12CrNi4A118085011800.30.814CrMnSiNi2MoA118085011800.30.815CrA120080012000.30.815Cr2MnNi2TiA118085011800.30.816Cr2MnTiA120080012000.30.818Cr2Ni4WA118085011800.30.813Ni5A,21Ni5A118085011800.30.820CrNi3A118085011

13、800.30.825CrMnNiTiA118085011800.30.830CrMnSiA118085011800.30.830Cr2Ni2WA118085011800.30.830Cr2Ni2WVA118085011800.30.830CrMnSiNi2A118085011800.30.837CrNi3A118085011800.30.838CrA120080012000.30.838CrMoAlA118085011800.30.840CrVA118085011800.30.840CrNiMoA118085011800.30.840CrNiWA118085011800.30.840CrMnS

14、iMoVA115085011500.30.850CrVA118085011800.30.820MnA120080012000.30.840CrMnA115080011500.30.812Cr2Ni4A118085011800.30.813CrNi5A,21CrNi5A118085011800.30.840CrA120080012000.30.820CrMnTiA120080012000.30.8表5合金結(jié)構(gòu)鋼鋼錠的鍛造溫度和加熱規(guī)范裝料加熱溫度/°c加熱時間/h鍛造溫度/c鋼的牌號爐溫600kg1200600kg1200終代1600kg1600kg始鍛錠錠錠錠鍛10401540Mn不

15、限105010503.5611608004555126012804550Mn1015Cr<9001120112046.511608001050CrV1640CrMnTi1535CrMnSi40CrMnSiMoV124012603538CrMoAl<900105012001100120046.511608002530Ni1237CrNi31220Cr2Ni440CrNiMo35CrNi3W35CrNi3WV3040CrNiW45CrNiWV1825Cr2Ni4W14CrMnSiNi2Mo<85010501200110012202426.51120800表6合金工具鋼、彈簧鋼和滾

16、珠軸承鋼的鍛造溫度鋼類鋼號鍛造溫度/°c始鍛終鍛碳素工T7,T7A,T8,T8A1150800具鋼T9,T9A,T10,T10A1100770Til,T11A,T12,T12A,T13,T13A10507509Mn2,9Mn2V,MnSi,6MnSiV,5SiMnMoV,9SiCr,SiCr,Cr21100800Cr,Cr06,8Cr1050850Cr121080840CrMn,5CrMnMo1100800CrW,Cr12W1150850合3Cr2W8V1120850CrWMn1100800金9CrWMn,5CrW2Si,6CrW2Si,4CrW2Si1100850工Cr12MoV11008403CrAl,CrV1050850具8CrV1120800鋼5CrNiMo,Wl,W211008005W2CrSiV,4W2CrSiV,3W2CrSiV,WCrV,