不銹鋼的鍛造工藝

1、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量分數(shù)小于0.25%，鉻的質量分數(shù) 1719% ，鎳的質量分數(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)生組織轉變， 不能用熱處理強化， 只能通過熱鍛成形和再結晶獲得高 的強度。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， 對強 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大

2、，但長大傾向不如鐵素體不銹鋼強烈。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(a相)形成溫度的限制，加熱溫度過高，a相鐵素體的量會顯著增多，使鋼塑性降低，使塑性變形不均勻，在兩相界面產生裂紋。因此奧氏體不銹鋼的始鍛溫度一般控制在11501200C。為防止組織中因洗出碳化物使變形抗力增加， 產生鍛造裂紋。 所以終鍛溫度不應太低， 一般不低于850 Co對于普通18-8型不銹鋼始鍛溫度取 1200C，當含鉬或含高硅則取低于1150C，對于25-12型和25-20型，始鍛溫度不高于 1150 C,終端溫度不低于 925 C。( 2) 加熱要求：不銹鋼導熱

3、性差，加熱時要嚴格按照溫度和速度進行：800 C以下緩慢加熱 (0.30.5mm/min)，至U 920 C后可快速加熱。為確保耐蝕性，加熱時應嚴格避免滲碳，因此奧氏體不銹鋼不宜在還原性氣氛或過分 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)停留時間不宜過長，否則易造成嚴重過氧化、元素貧化和晶粒粗化，具體可按鍛壓手冊 P217表2-3-15選擇，一般不少于 1020min。3. 奧氏體不銹鋼鍛造要點(1) 鋼錠鍛造時，開始輕壓，當變形量達到30%后才能重壓。鍛造時，應單向送進，避 免在一處重復壓制，以防止出現(xiàn)中心十字裂紋。(2)

4、 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 對鋼的耐蝕性有很大影響。為獲得細晶粒并充分焊合中心區(qū)的微裂紋和孔隙，應保 證最后一火有足夠大的鍛造比，變形量應大于再結晶臨界變形程度，變形量一般應大于 12%20%o(3) 變形過程中要求變形均勻，以得至較均勻的晶粒組織，圓餅鍛件可考慮下列措施：a. 采用光滑的平臺和砧面，必要時潤滑；b. 平臺和砧面預熱至 150450C；c. 餅坯兩端加低碳鋼墊板；d. 采用疊鍛；e. 變形時采用間歇壓縮；f. 包套鐓粗。(4) 奧氏體不銹鋼冷縮率大。鍛件最終成形時，應考慮較大的收縮率(1.51.7% )，避免鍛件在冷卻后因尺寸

5、不足造成廢品。(5) 鍛件溫度應在850 C以上切邊(冷鍛件應預熱到 900950 C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(480815C),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，因此鍛后應進行固溶處理，即在10201050 C加熱保溫，然后水冷。為防止晶粒長大，加熱溫度不宜過高，保溫時間不宜過長。(2) 含Ti、Nb的奧氏體鋼，固溶后再進行穩(wěn)定

6、化處理。即將鋼加熱到850880 C保溫空 冷，此時 Cr23C6 溶解， TiC 不完全溶解， 且在冷卻過程中充分析出， 從而降低 Cr23C6 的含量，降低晶間腐蝕傾向。(3) 對經冷加工和焊接后的鍛件，為消除殘余應力，要進行去應力退火。不含Ti、Nb的奧氏體不銹鋼：加熱溫度不超過450 C，以防止 623C6析出；對超低碳和含Ti、Nb的奧氏體不銹鋼：加熱溫度不低于850 C,然后緩冷，消除應力，可減輕晶間腐蝕傾向，并提高抗應力腐蝕能力。(4) 奧氏體不銹鋼還往往經冷變形后使用，只要按“固溶處理-冷變形 -敏化處理”工序 進行，就可獲得優(yōu)異的抗應力腐蝕和抗晶間腐蝕性能。( 5) 為消除表

7、面氧化皮和缺陷，采用先酸洗再噴砂或滾筒拋光在酸洗。二 馬氏體不銹鋼的鍛造1. 概述馬氏體不銹鋼碳的質量分數(shù)為 0.1 %0.4%(其中 9Cr18 為 0.9%)，鉻的質量分數(shù)為12%18%，如 1Cr13， 2Cr13， 3Cr13， 4Cr13 等。 此類鋼高溫時為奧氏體組織，冷卻到室溫為馬氏體組織，可通過熱處理強化，提高力學性能。 馬氏體不銹鋼淬火后的強度、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。但因該類鋼具有很高的熱強性和較好的耐蝕性，特別適 合550600 C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

8、銹鋼加熱溫度不宜太高，過高組織會出現(xiàn)3鐵素體，使鋼的塑性下降，且易在兩相界面產生裂紋。因此馬氏體不銹鋼的始鍛溫度一般為11001150 C。終端溫度不宜太低，若溫度過低，鋼的塑性下降較大，易產生鍛造裂紋。因此終鍛溫度因含碳量而異，高碳的取 925 C,低碳的取850 C,均應高于鋼的同素異構轉變溫度。( 2) 加熱要求： 馬氏體不銹鋼的導熱性差，為防止坯料開裂，在實際生產中，坯料的入爐溫度應低于400 C。同時，850 C前應緩慢加熱，之后才能快速加熱到始鍛溫度。 鍛件在高溫區(qū)停留時間不宜過長，否則易造成嚴重過氧化、元素貧化和晶粒粗化，具 體可按鍛壓手冊 P217 表 2-3-15 選擇，一般

9、不少于 1020min 。3. 馬氏體不銹鋼鍛造要點(1) 馬氏體不銹鋼高溫組織為單相奧氏體，鍛造沒有特殊困難，但在900950 C范圍內要避免重擊，以防破裂。( 2) 鍛造比一般取 23；終鍛變形量應大于 12%20%( 3) 終鍛變形程度不易過小。若加熱溫度高、終鍛變形程度小時，可能由于組織遺傳引 起低倍粗晶。(4) 馬氏體不銹鋼對表面裂紋敏感，若表面有劃傷，鍛前應車去。4. 鍛后冷卻馬氏體不銹鋼對冷卻速度特別敏感，空冷即可獲得馬氏體組織，使鍛件內存在很大熱 應力、組織應力和殘余應力，易導致表面裂紋。所以馬氏體鋼鍛后應緩冷方式。一般是將鍛件放在 200 C左右的爐中或石棉保溫箱中冷卻，或是轉入600C爐中保溫并隨爐冷卻。5. 變形后續(xù)工序(1) 冷卻后應及時進行軟化退火處理( 680 C 780 C保溫24h),以消除內應力，降低硬 度，便于機械加工。(2) 馬氏體不銹鋼使用前需經淬火 (980C1