PDF《钢的锻造温度范围》

钢的锻造温度范围 锻造热力规范是指锻造时所选用的一些热力学参数,包括锻造温度、变形程度、应变速率、应力状 态(锻造方法)、加热加冷却速度等.

这些参数直接影响着金属材料的可锻性及锻件的组织和性能,合 理选择上述几个热力学参数,是制订锻造工艺的重要环节.确定锻造热力学参数的主要依据是钢或合金 的状态图、塑性图、变形抗力图、临界变形图及再结晶图等.用这些资料所确定的热力学参数还需要通 过各种试验或生产实践来进行验证和修改. 在确定锻造热力学参数时,并不是在任何情况下,都需要上述的所有资料.当对锻件的组织和性能 没有严格要求时,往往只要有塑性图及变形抗力图就够了.若对锻件的晶粒大小有严格要求,而且在机 械性能方面也有硬性规定时,除状态图、塑性图和变形抗力图之外,还需要参考再结晶图以及能说明所 采用热力规范是否能保证产品机械性能的资料. 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔.确定锻造温度的基本原则是,就能保 证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力,并得到所要求的组织和性能.锻造温度范 围应尽可能宽一些,以减少锻造火次,提高生产率. 在铁碳合金中加入其他合金元素后,将使铁-碳状态图的形式发生改变.一些元素(如Cr,V,W, Mo, Ti,Si 等)缩小 r 相区,升高 A3 和A1 点;

而另一些元素(如Ni,Mn 等)扩大 r 相区,降低 A3 和A1 点.所 有合金元素均使 S 点和 E 点左移.由此可见,合金结构钢和合金工具钢也可参照铁-碳状态图来初步确定 锻造温度范围,但相变点(如熔点,A3,A1,ACm 等)则需改用各具体钢号的相变点. 1.始锻温度 始锻温度应理解为钢或合金在加热炉内允许的最高加热温度.从加热炉内取出毛坯送到锻压设备上 开锻前,根据毛坯的大小、运送毛坯的方法以及加热炉与锻压设备之间距离的远近,毛坯有几度到几十 度的温降.因此,真正开始锻造的温度稍低,在始锻之前,应尽量减小毛坯的温降. 合金结构钢和合金工具钢的始锻温度主要受过热和过烧温度的限制. 钢的过烧温度约比熔点低 100~ 150℃,过热温度又比过烧温度低约 50℃,所以钢的始锻温度一般应低于熔点(或低于状态图固相线温 度)150~200℃,但一般中、低碳合金结构钢加热温度最高不超过 1260℃. 碳含量对钢的锻造上限温度具有最重要的影响.对于碳钢,由状态图可看出,始锻温度随含碳量的 增加而降低.对于合金结构钢和合金工模具钢,通常始锻温度随含碳量的增加降低得更多. 钢锭的原始晶粒组织比较稳定,过热倾向小,因此始锻温度可比同钢种的钢坯和钢材高 20~30℃. 所谓过热,是指钢料加热超过某一定温度时,便产生奥氏体晶粒急剧长大的现象.不同钢种对过热 的敏感程度不同,碳钢对过热的敏感性小一些,合金钢则容易过热,在对过热敏感的钢种中,以镍铬钼 钢最为突出. 已经发现,冶炼方法对钢的过热温度具有显著影响.真空自耗重熔及电渣重熔钢比具有相同化学成 分的电弧炉钢(非真空)的过热起始温度低,这是由于钢中非金属夹杂物极少存在,而超纯钢容易出 现晶粒长大所致.由于钢的纯度而使过热起始温度降低的程度,已知为 15℃以上,.曾有过 报导,这种温度降低可高达 100℃.重要用途的高强度钢,如镍铬钼钢、铬钼钒钢、镍铬钼钒钢等,其 真空熔炼钢的过热起始温度较在大气熔炼的同种钢低 30~40℃.例如 40CrMnSiMoVA 电渣钢 和电弧炉钢的过热温度分别为 1160℃和1200℃.因此,应分别确定真空锭及电渣重熔钢的过热起始温 度,其始锻温度一般应相应降低 20~40℃. 一般过热的结构钢经过正常热处理(正火、淬火)之后,组织可以改善,性能也随之恢复,此种过 热称为不稳定过热.但是 Ni-Cr,Cr-Ni-Mo,Cr-Ni-W,Cr-Ni-Mo-V 系多数合金结构钢严重过热之后,用 正常热处理工艺,组织也极难改善,此种过热称为稳定过热.稳定过热时,除奥氏体晶粒大外,沿 原奥氏体晶界析出有硫化物(MnS)等异相质点.硫化物质点越多,原奥氏体晶界也就越稳定. 虽然在以后的正火、淬火时钢重新奥氏体化了,但原奥氏体晶界上硫化物等质点的分布、大小和形状不 会受到多大程度的改变,结果形成了稳定过热.过热组织,由于晶粒粗大,引起机械性能降低, 尤其是冲击韧性降低. 钢的过热与化学成分、冶炼方法、锻造温度、热变形量、锻后冷却速度及炉温均匀性等因素有关. 因始锻温度过高或加热时间过长引起的过热, 虽然经锻造变形可以破碎过热粗晶,但往往受 锻造变形量及变形均匀性的限制,对于较严重过热,锻造变形也不易完全消除.所以应确定 安全的始锻温度,以防止产生过热.至于过烧,由于锻造加热温度更高,钢的晶粒极为粗大,且氧原子 沿晶界侵入,形成网络状氧化物及易熔氧化物共晶,使晶粒间的结合力大大减弱,在随后热变形时极易 产生开裂. 2.终锻温度 终锻温度主要应保证在结束锻造之前钢仍具有足够的塑性,以及锻件在锻后获得再结晶组织. 合金结构钢的含碳量一般在 0.12%~0.5%之间,其退火状态的金相组织分类属亚共析钢.合金工具 钢的含碳量为 0.7%~1.5%,是在碳素工具钢的基础上发展起来的,其退火组织一般属过共析钢.对于过 共析钢温度降至 SE 线(Acm)以下即开始析出二次碳化物(对于合金钢则为合金碳化物),且沿晶界呈 网状分布,为了打碎网状渗碳体,使之成为粒状或断续网状分布,应在 Acm 以下两相区继续锻打,当温 度下降到一定程度时则因塑性显著下降而必须终止锻造. 过共析钢的终锻温度一般应高于 A1 (SE′线) 50~ 100℃以上. 钢料在高温单相区(例如图