鐵素體、馬氏體、奧氏體不銹鋼鍛造有何不同？

無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年2月20日訊  不銹鋼(特種鋼)的鍛造方法和技巧不銹鋼鍛造屬于特種鋼鍛造生產(chǎn)范圍,有不同于普通鋼種的鍛造方法,針對其特殊的性質(zhì)也有不同的鍛造技巧。為消除澆鑄的梅花鋼錠、方錠或澆鑄的圓形鋼錠的鋸坯為主要原材料的特種鋼其晶粒間的疏松,達(dá)到鍛造后的晶粒細(xì)化,所以在鍛造時要有不同于普通鋼種的鍛造方法和不同的鍛造技巧。
      壓機的工作特點是以無沖擊的靜壓力作用在坯料上，并能充分地將力傳遞到坯料中而使其發(fā)生塑性變形的,也就是我們平常所說的充分變形和鍛透.在自由鍛造生產(chǎn)過程中,鍛造用鋼一般分為碳素鋼,合金結(jié)構(gòu)鋼,工、模具鋼和特種鋼四大種類鋼種.不銹鋼鍛造屬于特種鋼鍛造生產(chǎn)范圍,有不同于普通鋼種的鍛造方法,針對其特殊的性質(zhì)也有不同的鍛造技巧。
      而以澆鑄的梅花鋼錠、方錠或澆鑄的圓形鋼錠的鋸坯為主要原材料的特種鋼內(nèi)部有嚴(yán)重缺陷,如果把鑄錠沿縱向剖開,并經(jīng)過磨平和腐蝕之后,便可以明顯地看到它是由許多大小不一、形狀不同的晶粒組成。
1、細(xì)小等軸晶帶:分布在鑄錠的外表皮,晶粒細(xì)小,厚度很薄,組織致密,成分均勻. 2、柱狀晶帶:緊接著細(xì)小等軸晶帶的便是鋼錠柱狀晶粒區(qū),晶粒細(xì)而長,位直于模壁,厚度很大,組織致密.3、過度晶帶:位于柱狀晶帶和中心粗大晶帶之間.4、粗大晶帶:位于鋼錠的中心部位,晶粒粗大,組織疏松.5、負(fù)偏析沉積錐體:主要表現(xiàn)在鋼錠的底部,也就是常講的重金屬沉積區(qū).6、A形偏析:主要位于過度晶帶區(qū),主要是因為鋼液在凝固時鋼液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的氣泡,裂紋是由于冷卻過程中冷卻不均勻形成內(nèi)應(yīng)力而造成的,也就是常講的皮下氣孔和內(nèi)部裂紋.7、V形偏析:主要位于鋼錠的中心區(qū)域,在鋼液結(jié)晶過程中，由于粗大晶帶以樹枝狀互相交叉長大,造成許多封閉的小空間,其間的鋼液被隔離,當(dāng)被隔離的鋼液結(jié)晶收縮時,由于得不到外界鋼液的補充,便形成了分布分散而細(xì)小的微孔,也就是常講的疏松.8、縮空下正偏析:主要表現(xiàn)與鋼錠的冒口區(qū)域,也就是常講的非金屬夾雜(主要是硫化物和磷化物).9、縮孔:往往集中在最后凝固的鋼錠頂部,是鋼液在結(jié)晶形成固態(tài)時發(fā)生體積收縮,又得不到液體補充而形成的空洞.整體來講呢,鑄錠其內(nèi)部晶粒主要表現(xiàn)為鑄態(tài)晶粒,它的現(xiàn)象是晶粒比較粗大,晶粒與晶粒組織間比較疏松,碳化物偏析嚴(yán)重。
      在不銹鋼鍛件的坯料裝爐前,班組長首先要檢查跟核對鋼號、爐號、規(guī)格和尺寸以及重量,并檢查坯料的表面質(zhì)量,如有缺陷應(yīng)及時通知清除.裝爐時，班組長應(yīng)考慮在確保質(zhì)量的前提下順利有序的進(jìn)行生產(chǎn),和加熱工共同確定坯料裝爐的位置并記錄.盡量在同一加熱爐內(nèi)加熱統(tǒng)一鋼號或是相近鋼號的坯料,如要在同一爐加熱不同鋼號、不同重量尺寸的坯料,要分別選擇加熱規(guī)范.在對不同的加熱規(guī)范進(jìn)行比較后,組合成一個確實可行的加熱規(guī)范,并按加熱規(guī)范進(jìn)行操作.坯料裝入加熱爐內(nèi),應(yīng)考慮加熱爐的爐底尺寸、裝爐方式和坯料的尺寸重量,確定好坯料與燒咀的距離,盡量避免燒咀直噴坯料。
      加熱工在每一爐加熱點火前,都應(yīng)先檢查溫度記錄儀是否能夠正常進(jìn)行工作運轉(zhuǎn).如有故障,應(yīng)立即通報車間主任,并通知修理.為保證公司利益和鍛件質(zhì)量,必要時有權(quán)拒絕點火加熱.點火時,要在記錄紙作好記錄:1、加熱開始時,在紙上畫線標(biāo)明當(dāng)時的加熱開始日期、時間.2、加熱到工藝最高溫度進(jìn)行保溫時,第二次畫線標(biāo)明當(dāng)時的時間.3、每一爐加熱第一件坯料出爐時,第三次畫線標(biāo)明當(dāng)時的時間.不銹鋼(特種鋼)裝爐時爐溫要低于500℃,并經(jīng)過每毫米直徑10-15秒的均溫后緩慢加熱到800-850℃保溫,然后迅速加熱至始鍛溫度.
    生產(chǎn)時,鍛工希望坯料的加熱溫度高、保溫時間長,鍛件燒得越紅、越透越好.但是卻越容易引起晶粒急劇長大出現(xiàn)粗晶現(xiàn)象,使加工好的鍛件機械性能差,這往往也是超聲波探傷過不了關(guān)的重要因素.加熱溫度高、保溫時間長,還容易出現(xiàn)局部過熱的龜裂現(xiàn)象和坯料過燒完全報廢的現(xiàn)象,造成巨大的損失,所以一定要嚴(yán)格控制加熱溫度.不銹鋼(特種鋼)鍛造第一火的始鍛溫度一般控制料溫在1150-1180℃,并且要經(jīng)過坯料的均溫過程才可以進(jìn)行鍛造.始鍛溫度不能過高,否則會在坯料的組織中形成過量的鐵元素,將降低不銹鋼的抗腐蝕性、塑性,特別是沖擊韌性下降的尤為明顯。
      為消除澆鑄的梅花鋼錠、方錠或澆鑄的圓形鋼錠的鋸坯為主要原材料的特種鋼其晶粒間的疏松,達(dá)到鍛造后的晶粒細(xì)化,所以在鍛造時要先進(jìn)行對鍛件的初鍛.鍛造工序是先將加熱至始鍛溫度并經(jīng)過均溫的坯料第一面整體壓拔,高度大約是坯料整體高度的5%-8%左右,也就是大約30-50㎜左右;進(jìn)行180度翻轉(zhuǎn)后再進(jìn)行整體的壓拔,高度大約是坯料高度的4%-5%左右,高度大約是30-40㎜左右;然后翻轉(zhuǎn)90度后重復(fù)上面一個完整的步驟.進(jìn)行軸向拔長初鍛后就可以采取軸向的初鍛墩粗工藝,墩粗高度大約是坯料高度的10%,然后進(jìn)行180度翻轉(zhuǎn)后再墩粗大約10%,共墩粗高度約是坯料總高度的20%左右后返爐進(jìn)行加熱和保溫,坯料經(jīng)初鍛后進(jìn)行“FM”鍛造法的正常鍛造.經(jīng)過初鍛后,坯料中的鑄態(tài)疏松晶粒組織被擠壓緊密,塑性得以提高,對于下一步的加熱和鍛造都有很大的好處。
      那么在對經(jīng)過初鍛后返爐加熱的坯料,加熱溫度可以適當(dāng)上升50℃左右,對坯料進(jìn)行均溫和保溫的加熱工藝,但保溫時間最長不可以超過工藝保溫時間的30%-50%,應(yīng)視坯料的直徑大小和高度情況而確定.加熱后的坯料出爐進(jìn)行下一步的正常鍛造時,按鍛造的工藝必須先倒角,下來還要經(jīng)過鐓粗、拔長工序.這里我還要特別提醒的是,在墩粗時必須保持中心垂直,防止墩歪產(chǎn)生折印,如果產(chǎn)生歪斜,必須及時進(jìn)行拔長校正.墩粗高度必須按工藝尺寸經(jīng)多次翻轉(zhuǎn)墩粗到位,確保墩粗比的達(dá)到.不可以單面重壓,使坯料內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力而形成內(nèi)部缺陷。
      在鐓粗的過程中,當(dāng)坯料被鐓粗到原尺寸高度的1/2倍時,或者是被鐓粗到工件成型高度的大約2-3倍時,要按工藝對坯料進(jìn)行一次拔長工序.將坯料拔長時應(yīng)注意坯料軸線壓拔前后保持一致,拔長時盡量用滿砧的大進(jìn)給量,多次進(jìn)行翻轉(zhuǎn),使坯料中心鍛透;兩面的拔長壓下量要均勻,防止偏心和折疊;拔長的尺寸必須到位,以確保鍛造比的達(dá)到.在鍛造過程中,充分使晶粒細(xì)化是不銹鋼(特種鋼)獲得良好性能的關(guān)鍵.因此,鍛造時應(yīng)保證有足夠的變形量,而且使各部分均勻變形,以便擊碎粗大的晶粒,使其細(xì)小和均勻的分布.坯料被拔長后,由四方而進(jìn)一步經(jīng)輕壓拔長成正八角形,這樣是為了確保坯料的中心部位晶粒組織再一次的被擠壓緊密,坯料的整體塑性得以提高。
      當(dāng)坯料經(jīng)過拔長成正八角形的鍛造后,下一步要進(jìn)行的也是最重要的鍛造步驟了.這個時候要看坯料的溫度進(jìn)行后續(xù)工序的鍛造,如果溫度接近于坯料要求的終鍛溫度時,或者是不能滿足下一步鍛造工序完全完成的溫度范圍時,一定要進(jìn)行加熱,才能進(jìn)行最后工序的完成。
      將八角形的坯料繼續(xù)鐓粗,并經(jīng)多次翻轉(zhuǎn)后鐓粗到坯料成型高度的15-20%時,進(jìn)行圓周方向的鍛壓.將八角進(jìn)行輕壓倒角,使坯料進(jìn)入一個接近圓形的十六方的修整尺寸.這個時候還是要看坯料的溫度進(jìn)行后續(xù)工序的鍛造,如溫度低需要返爐加熱,加熱到低于初鍛溫度50-80℃后進(jìn)行最后工序的鍛造.而當(dāng)鍛件進(jìn)行最后一火鍛造前的加熱時,這時的溫度控制是最為重要的.因為鍛件的余量很小,只有成型尺寸的15%-20%,為防止因為加熱溫度高,坯料中晶粒重新長大而因起的過熱無變形粗晶,加熱溫度一定要控制在1100℃以下,保溫時間不可以超過一小時。
      將達(dá)到修整尺寸的坯料繼續(xù)鐓粗,還是經(jīng)多次翻轉(zhuǎn)后鐓粗到精整尺寸,也就是大于坯料成型尺寸的5-10㎜左右,進(jìn)行圓周方向的鍛壓.將坯料的十六角進(jìn)行輕壓后,并使坯料被徹底的滾圓(也就是拋圓),進(jìn)行平整.這時的鍛件尺寸一定要壓準(zhǔn)確,表面平整無折裂或凹痕,以確保鍛件合格的交付使用,才能確認(rèn)合格后鍛件完成.平整到坯料成型尺寸后進(jìn)行測量,并由班組長填寫生產(chǎn)記錄表,附本班生產(chǎn)完成鍛件工藝圖,一起交由車間主任記錄上報. 這時才可以稱作完成鍛件的鍛造工序,進(jìn)行后續(xù)的熱處理工序。
對于不銹鋼(特種鋼)鍛件產(chǎn)品,必須特別重視表面質(zhì)量和尺寸精度.如果表面有折疊裂痕,在后續(xù)熱處理和精加工時會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,因而使鍛件產(chǎn)生應(yīng)力開裂,造成嚴(yán)重的損失.鍛造時不僅要控制始鍛溫度,還要控制終鍛溫度,一般對奧氏體不銹鋼終鍛溫度控制在850-900℃,奧氏體不銹鋼多以鍛造后進(jìn)行“固溶處理”做為鍛后熱處理.控制終鍛溫度的目的在于防止因碳化物析出,而增大變形抗力,以達(dá)到避免低溫鍛造產(chǎn)生裂紋。
    馬氏體不銹鋼時冷卻速度特別敏感,即使空冷時,也要發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,造成較大的冷卻應(yīng)力,容易產(chǎn)生裂紋.特別是小型鍛件,由于鍛件表面和中心部分的馬氏體轉(zhuǎn)變不是同時發(fā)生,造成組織應(yīng)力與冷卻時的溫度應(yīng)力疊加而使鍛件表面形成裂紋.為防止馬氏體鋼、馬氏體-鐵素體鋼鍛后冷卻產(chǎn)生裂紋,應(yīng)采用緩冷.一般是將鍛件放在200℃左右的爐墻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。
　　馬氏體不銹鋼鍛后應(yīng)不遲于12h內(nèi)進(jìn)行退火,以消除內(nèi)應(yīng)力,避免在以后酸洗或存放過程中產(chǎn)生裂紋,退火速度一般為750～800℃,保溫1～3小時,緩冷至600℃后空冷。
　　奧氏體和鐵素體不銹鋼因無相變發(fā)生.鍛后可正常空冷.鐵素體不銹鋼尤其應(yīng)快冷,因為在400～525℃范圍內(nèi)停留時間過長,會出現(xiàn)475℃脆性,如0.08%C～0.4%Si—16.9%Cr鋼在450℃保溫4h后,室溫沖擊韌性幾乎下降到零.奧氏體不銹鋼在815～480℃敏化溫度范圍內(nèi)停留時間過長,會沿晶界析出Cr23C6,大大降低抗腐蝕性能。但快冷后鍛件內(nèi)部會留下殘余應(yīng)力,故冷卻后還必須加熱到780～850進(jìn)行再結(jié)晶退火以消除內(nèi)應(yīng)力.奧氏體不銹鋼消除應(yīng)力退火可加熱到900℃退火緩冷或加熱到1010～1120℃退火緩冷,若加熱到430～480℃熱處理,殘余應(yīng)力是難以消除的。