不锈钢的锻造

不锈钢的锻造

不锈钢应用广泛，既是耐蚀材料，又可作耐热材料，还可以作低温材料及无磁材料。大部分不锈钢都要经过锻造后使用。不锈钢与一般碳钢相比有许多不同的特点：热导率低；锻造温度范围窄；过热敏感性强；高温下抗力大；塑性低等。这些都给锻造生产带来了许多困难，不同类型的不锈钢锻造工艺也有差别。

一、奥氏体型不锈钢：

指在铬的质量分数为18%不锈钢中加入镍、锰、氮等奥氏体形成元素而获得的钢种系列，其中18%Cr-8%Ni型是最基本的一类。这类钢在室温和高温下始终保持奥氏体组织，无法热处理强化，通常在固溶状态下使用，具有最佳的塑性，韧性及良好的加工成形性，还具有良好的耐腐蚀及抗氧化性能，通过冷变形可以获得高的强度。

这类不锈钢应该注意的是经600～860℃敏化处理后存在晶间腐蚀倾向。如加工处理和使用环境不当，还存在应力腐蚀及氢脆敏感性。

奥氏体不锈钢的锻造特点：

奥氏体不锈钢在加热过程中无同素异晶转变，加热温度过高晶粒剧烈长大；此外，双相不锈钢中的α相也增多。加热温度超过1200℃以后，数量增加较快。因此，奥氏体不锈钢的始锻温度不应超过1200℃。

奥氏体不锈钢的终锻温度，都应高于敏化温度。这类钢种终锻温度较低，变形抗力较大，在700～900℃区间缓冷会析出ζ相，锻造

时容易开裂，终锻温度一般都取900℃。

奥氏体不锈钢若发生渗碳，便要引起形成碳化铬，使奥氏体晶界贫铬而降低其晶间抗腐蚀能力，因此这类钢加热时要避免与碳接触，不可采用还原性气氛；锻后应快速通过敏化温度，以免析出过剩相而降低耐腐性。为提高抗腐蚀能力，使锻件在变形和冷却过程中析出的碳化物溶解到奥氏体中，应进行固溶处理。

锻造操作要求：1、不论是铸锭或锻轧坯料的表面缺陷，在加热前必须用剥皮或其它铲除方法清除干净，否则会在锻造过程中扩大，造成锻件报废。2、锻造铸锭时，因铸造组织具有偏析及粗大的柱状晶和碳化物，开始时先以小变形量轻击，待塑性提高后再重击。拔长时应沿轴向不停地翻转并送进坯料，避免在同一位置反复锤击。3、选择适当的锻造比。锻造铸锭时可选用6～8；对经过锻、轧但粗晶的材料可选用4～6；在一般情况下锻造比≥2。4、设备吨位的选择较普通钢材大一级，以克服较高的变形抗力，达到锻透并细化晶粒的目的。5、终锻温度时的变形量，不允许在临界变形程度范围内（ε=7.5%～20%），以避免晶粒粗大。

二、铁素体不锈钢

铬的质量分数一般在13%-30%范围内，铁素体不锈钢其耐腐蚀性不及奥氏体不锈钢，但抗应力腐蚀性能方面优于奥氏体不锈钢，从发展趋势看，它将替代部分奥氏体不锈钢。在选择热变形参数时，对三脆（475℃脆性、ζ相脆性和950℃以上高温脆性）和晶粒长大的特性必须加以注意。

铁素体不锈钢的锻造特点：

铁素体不锈钢加热时，晶粒特别容易长大。由于铁素体不锈钢在加热和冷却过程中无同素异晶转变，不能通过热处理来细化晶粒。因此，这类钢的加热温度不宜过高，一般应低于1150℃。为了防止晶粒粗大而使钢变脆，其终锻温度及变形量也要严格控制，终锻温度一般不应高于800℃，变形量不低于12%～20%。

铁素体不锈钢的另一个特点是，当在475℃左右保持时间过长时，会出现475℃脆性。因此，锻后必须快冷（空冷或水冷），以便很快地通过475℃脆性温度范围。

三、马氏体不锈钢

铬的质量分数一般在12%-18%范围内，当加热到高温时组织为奥氏体；冷却到室温时为马氏体，可热处理强化。它是一种理想的耐蚀、耐热型结构材料。常用的Cr13型钢，淬火后的强度、硬度随含碳量增加而提高，但耐腐蚀性及塑、韧性却随之降低。这类型钢，具有很高的热强性和较好的抗蚀性，特别适合制作在550～600℃以下及湿热条件下工作的承压件。这类型钢的耐蚀性不如铁素体和奥氏体不锈钢。因此，在制订热工艺参数时，必须综合考虑对其抗腐蚀性能，特别是抗应力腐蚀性能的影响，以及对耐热性和工艺塑性的影响。

马氏体不锈钢的锻造特点：

马氏体类不锈钢，在加热、冷却过程中，其组织发生同素异晶转变，因而可以通过热处理方法细化晶粒，提高钢的力学性能和抗腐蚀性能。对这类钢的最后一火变形量无特殊要求，但加热温度过高时，

有δ铁素体形成，锻造时易开裂。δ铁素体一般是在1100～1150℃范围内形成，加热时要注意不要超过此温度；表面脱碳会促使铁素体形成，因此加热时要注意使表面脱碳减至最小。马氏体不锈钢的终锻温度受其同素异晶转变温度（这一转变温度大约从810℃开始）的限制，实际生产中终锻温度多取900℃或920℃。因为终锻温度低不仅变形困难，而且内应力也要增大。

马氏体不锈钢对冷却速度特别敏感。锻后空冷会出现马氏体，内应力较大，容易产生裂纹。这类钢锻后应缓冷至600℃左右，然后空冷。

马氏体不锈钢锻件锻后要及时进行退火，消除内应力，以免在以后的酸洗或存放过程中产生开裂。

马氏体不锈钢对表面缺陷也很敏感，坯料表面上存在的划痕等缺陷，都会在锻造过程中扩展成严重裂缝，故应在加热前将表面缺陷清除干净。

四、沉淀硬化型不锈钢

它是兼有奥氏体型和马氏体型不锈钢优点的过渡型不锈钢。它本身又分为奥氏体型、半奥氏体型和马氏体型。其成分特点是铬的质量分数在12%以上，碳的质量分数大多在0.1%以下，还含有铝、钛、钨、钼等，以形成化合物和进行强化。它通过固溶（淬火）得到奥氏体（含少量铁素体）、然后可分别采用冷处理、调质处理或冷变形来得到马氏体，最后进行时效产生沉淀硬化。

沉淀硬化型不锈钢的锻造特点

奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢，通过马氏体相变和时效处理，可以获得很高的强度。这类不锈钢的锻造温度范围较窄，一般只有170℃（即1150～980℃）若不严格遵守温度规范，便容易产生裂纹。在锻造过程中，当温度低于980℃时，必须回炉重新加热。在所有各类不锈钢中，它在锻造温度下的塑性最差，变形抗力和硬化倾向最大，又容易发生晶粒长大和形成δ铁素体。所以这类不锈钢是最难锻造的。

常用不锈钢的锻造温度范围及加热、冷却方法，仅供参考。

五、奥氏体不锈钢锻造工艺：

波动管管坯采用16t电渣重熔钢锭锻造。锻件是φ510×6850的光轴。工艺分为四火次完成。均为拔长工序，采用上平下V型砧拔长。锻后采用空冷或水冷

质量控制要点：1、钢锭入炉加热前，仔细检查钢锭表面质量，若发现有密集的细小裂纹则将钢锭转至机加车间作加工剥皮去除缺陷，若有单个细小裂纹，则用碳弧气刨铲除裂纹。2、第一火，因为用铸锭