常見鋼材鍛造溫度精品

1、鋼的鍛造溫度范圍鍛造熱力規(guī)范是指鍛造時(shí)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(gè)熱力學(xué)參數(shù)，是制訂鍛造工N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(yàn)或生產(chǎn)實(shí)踐來進(jìn)行驗(yàn) 證和修改。在確定鍛造熱力學(xué)參數(shù)時(shí)，并不是在任何情況 下，都需要上述的所有資料。當(dāng)對(duì)鍛件的組織和性能沒 有嚴(yán)格要求時(shí)，往往只要有塑性圖及變形抗力圖就夠 了。若對(duì)鍛件的晶粒大小有嚴(yán)格要求， 而且在機(jī)械性

2、能 方面也有硬性規(guī)定時(shí)，除狀態(tài)圖、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(jī)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A和Ai點(diǎn)；而另一些元素（如 Ni,Mn

3、等）擴(kuò)大 r 相區(qū)，降低A3 和 A1點(diǎn)。所有合金元素均使S點(diǎn)和E點(diǎn)左移。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(diǎn)（如熔點(diǎn)， A, A, Acm等） 則需改用各具體鋼號(hào)的相變點(diǎn)。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(yùn)送毛坯的方法以及加熱爐與鍛壓設(shè)備之間距離的遠(yuǎn)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(diǎn)低100150C,過

4、熱溫度又比過燒溫度低約50C,所以鋼的始鍛溫度一般應(yīng)低于熔點(diǎn) （或低于狀態(tài)圖固相線溫度）150 200C。碳含量對(duì)鋼的鍛造上限溫度具有最重要的影響。對(duì)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(duì)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2030。所謂過熱，是指鋼料加熱超過某一定溫度時(shí)，便產(chǎn)生奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大的現(xiàn)象。 不同鋼種對(duì)過熱的敏感程度不同， 軟碳鋼對(duì)過熱的敏感性最小， 而合金鋼則容易過熱， 在對(duì)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(duì)鋼

5、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（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(zhǎng)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15以上，。曾有過報(bào)導(dǎo)，這種溫度降低可高達(dá)100。重要用途的高強(qiáng)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3040C。例如40CrMnSiMoVAfe渣鋼和電弧爐鋼的過熱溫度分別為1160和1200。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、

6、 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Ni-Cr ， Cr-Ni-Mo ， Cr-Ni-W ，Cr-Ni-Mo-V 系多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼嚴(yán)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(shí)， 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(diǎn)。硫化物質(zhì)點(diǎn)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(shí)鋼重新奧氏體化了，但原奧氏體晶界上硫化物等質(zhì)點(diǎn)的分布、 大小和形狀不會(huì)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(jī)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

7、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(shí)間過長(zhǎng)引起的過熱， 雖然經(jīng)鍛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(duì)于較嚴(yán)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(shí)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 0.12%0.5%之 間，其退火狀態(tài)的金

8、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 10, 對(duì)于過共析鋼溫度降至SE線（Am）以下即開始析由二 次碳化物（對(duì)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Acm 以下兩相區(qū)繼續(xù)鍛打，當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)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）50100c以 上。鋼料在高溫單相區(qū)（例如圖10所示GS或以 上的奧氏體區(qū)） 具有良好的塑性。 所以對(duì)于亞共析鋼一般應(yīng)在A以上1550c結(jié)束鍛造，但對(duì)于低碳亞共析 鋼通

9、過試驗(yàn)可知，在 GS線（A）以下的兩相區(qū)也有足 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(huì)產(chǎn)生裂紋。故對(duì)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A3和Ai溫度區(qū)間鍛造時(shí)，由于溫度低于A3 ， 所以鐵素體從奧氏體中析出， 在鐵素體和奧氏體兩相共存情況下繼續(xù)進(jìn)行鍛造變形時(shí)， 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(xì)長(zhǎng)， 而

10、奧氏體在進(jìn)一步冷卻時(shí) （低于A1 溫度）轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w， 所以室溫下見到鐵素體與珠光體沿主要伸長(zhǎng)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。終鍛溫度過高， 停鍛之后， 鍛件內(nèi)部晶粒會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)大， 形成粗晶組織。 例如亞共析鋼的終鍛溫度若比A3 高出太多，鍛后奧氏體晶粒將再次粗化。在一定范圍的冷卻速度下， 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(yán)重時(shí)，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、

11、 變形抗力圖等資料加以精確化。 這是因?yàn)闋顟B(tài)圖是在實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)大氣壓及緩慢冷卻的條件下作出的， 狀態(tài)圖上的臨界點(diǎn)與鋼在鍛造時(shí)的相變溫度并不一致。下面舉例說明。常用30CrMnSiA鋼的熔點(diǎn)為1380C 5飛為830，Ac1 為 760。根據(jù)狀態(tài)圖臨界點(diǎn)確定的鍛造溫度范圍為5801200C。圖12為30CrMnSiA鋼的塑性圖及變形抗力圖，可以看出，在1200時(shí)，鋼的ak 值開始有較多的下降，所以始鍛溫度取為 1180C。在850c時(shí)， b還未顯著上升，故可定為終鍛溫度。圖11 45Mn2鋼的過熱魏氏 圖12 30CrMnSiA鋼的塑性圖由于生產(chǎn)條件不同，各工廠所用的鍛造溫度范圍也不完全相同。合

12、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)范鋼的牌號(hào)鍛造溫度/ c加熱溫度保溫時(shí)間始鍛終鍛+30C/- 10C-1 min - mm10, 15, 20, 25, 30,35, 40, 45, 50120080012000.25 .712CrNi3A,12CrNi4A118085011800.3 0.814CrMnSiNi2MoA118085011800.3 0.815CrA120080012000.3 0.815Cr2MnNi2TiA118085011800.3 0.816Cr

13、2MnTiA120080012000.3 0.818Cr2Ni4WA118085011800.3 0.813Ni5A,21Ni5A118085011800.3 0.820CrNi3A118085011800.3 0.825CrMnNiTiA118085011800.3 0.830CrMnSiA118085011800.3 0.830Cr2Ni2WA118085011800.3 0.830Cr2Ni2WVA118085011800.3 0.830CrMnSiNi2A118085011800.3 0.837CrNi3A118085011800.3 0.838CrA120080012000.3 0.

14、838CrMoAlA118085011800.3 0.840CrVA118085011800.3 0.840CrNiMoA118085011800.3 0.840CrNiWA118085011800.3 0.840CrMnSiMoVA115085011500.3 0.850CrVA118085011800.3 0.820MnA120080012000.3 0.840CrMnA115080011500.3-0.812Cr2Ni4A118085011800.3-0.813CrNi5A,21CrNi5A118085011800.3-0.840CrA120080012000.3-0.820CrMnTi

15、A120080012000.3-0.8表5合金結(jié)構(gòu)鋼鋼錠的鍛造溫度和加熱規(guī)范鋼的牌號(hào)裝料爐溫/ C加熱溫度/C加熱時(shí)間/h鍛造溫 度/600kg錠1200 1600kg錠600kg錠1200 1600kg錠始鍛終鍛10 4015 40Mn45 5545 50Mn不限1050 12601050 12803.5611608001015Cr1050CrV1640CrMnTi1535CrMnSi40CrMnSiMo900/1120 12401120 126046.511608003538CrMoAl9001050 12001100120046.51160 8002530Ni12 37CrNi31220

16、Cr2Ni440CrNiMo35CrNi3W46.5112080035CrNi3WV1200122030 40CrNiW45CrNiWV18 25Cr2Ni4W14CrMnSiNi2Mo表6合金工具鋼、彈簧鋼和滾珠軸承鋼的鍛造溫度金Cr, Cg 8Cr1050850工Cr121080840具CrMn, 5CrMnMo1100800CrVV Cr12W1150850鋼3Cr2W8V1120850CrWMn11008009CrWMn 5CrW2Si, 6CrW2Si, 4CrW2s1100850Cr12MoV11008403CrAl , CrV10508508CrV11208005CrNiMo, W W211008005W2CrSiV, 4W2CrSM 3W2CrSM WCrVW3CrV10508503W4