不锈钢锻造(不锈钢锻造工艺)

生活中，很多小伙伴不知道不锈钢锻造(不锈钢锻造工艺)，今天小编针对这个问题做了这篇文章，详细内容我们来看一下。

不锈钢锻造(不锈钢锻造工艺)

不锈钢广泛应用于国防工业、化学工业、石油工业和电力部门，很多产品不仅要求耐腐蚀，还要求强度高，所以大部分不锈钢要锻造后使用。与碳钢相比，非磅钢具有不同的特点:导热系数低、锻造温度范围窄、过热敏感性强、高温抗力高、塑性低，给锻造生产带来诸多困难，不同类型的不锈钢锻造工艺也有所不同。

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1、奥氏体不锈钢锻造

锻造奥氏体不锈钢比普通钢更难，但很少产生表面缺陷。大多数奥氏体不锈钢可以在927℃以上的较宽温度范围内锻造。因为奥氏体不锈钢在高温范围内没有相变，所以锻造温度比马氏体不锈钢高，而高铬或低碳不锈钢不具备上述性能，因为高铬或低碳不锈钢在高于1093℃时会根据成分不同产生不同含量的铁素体，铁素体对可锻性有害。

对于奥氏体不锈钢，控制最终锻造同样重要。除稳定和超低碳不锈钢外，几乎所有奥氏体不锈钢的终锻温度都应控制在敏感温度区以上，并在871℃以下快速冷却。这是因为奥氏体不锈钢在低温下容易形成热裂纹和相。

对于没有经过敏化处理的稳定钢或超低碳钢，在低于锻造温度的温度下锻造，有时会发生小压下量的应变硬化。应变硬化温度通常出现在538，649℃。当硬度要求很低时，应在锻造后进行固溶退火。

硫或硒可以改善奥氏体不锈钢的机械性能。有害的硒层状结构不太可能存在。含钛的06 Cr 18 nil LTI(321)钢也有偏析板条结构，在锻造时容易造成表面开裂。钴稳定的347钢不易引起板条偏析，是一种适合锻造的稳定钢。

加热奥氏体钢时，炉内气氛应为微氧化性；脱碳气氛和过氧化物气氛都会产生有害的夹杂物或缺铬，从而降低钢的耐蚀性。铬缺乏在16 Cr 23 ni 13(309)和20Cr25Ni20(310)钢中特别严重。

(1)锻造工艺的特点

下面介绍常用不锈钢的种类和锻造工艺特点。

18-8奥氏体不锈钢常用于制造在610℃以下长期工作的锅炉和汽轮机零件，以及化工生产中的各种零件。其锻造工艺特点:

①18-8奥氏体不锈钢在煤炉中加热时表面易渗碳，加热时应避免与含碳材料接触，应采用氧化性介质加热，以减少钢的渗碳，防止晶间腐蚀。

②导热性差的奥氏体钢应低温缓慢加热，初锻温度不宜过高。如果太高，则容易形成S相，并且晶粒也快速生长。一般选择11501180℃。

(3)锻造加热前必须清除毛坯的表面缺陷，防止锻件进一步膨胀而导致锻件报废。

④终锻温度不能太低。同时700、900℃缓冷会析出，连续锻造会产生裂纹。

⑤锻造后采用空冷，还必须进行固溶处理。

(2)锻造温度范围

奥氏体不锈钢的初锻温度:一般不超过1200℃；终锻温度:一般为825850℃。终锻温度主要受碳化物析出的敏感温度(480，820℃)限制。一旦终锻温度在此温度范围内，变形抗力会增加，塑性会因碳化物析出而降低，导致锻件开裂。

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2.锻造铁素体不锈钢

淬火后，纯铬铁素体不锈钢的硬度没有明显提高。在锻造过程中会发生加工硬化，加工硬化的程度随温度和变形量的不同而不同。这种钢锻造后对冷却温度的要求并不严格。

铁素体不锈钢的可锻温度范围较大，但在较高温度下，由于晶粒长大和结构脆弱，其范围受到一定限制。对于06O13A1(405)钢，必须严格控制终锻温度。06Crl3AK405)钢中少量奥氏体的存在导致晶界脆弱，应特别注意。一般铁素体钢应在704℃以下锻造。对于16Cr25N(446)钢，总压下量为10%时，温度必须低于871℃，以细化晶粒，使钢具有室温韧性。铁素体不锈钢在锻造后退火更好。

铁素体不锈钢具有良好的锻造性能。与奥氏体不锈钢相比，铁素体钢具有更高的再结晶速度和更低的再结晶温度，因此在塑性变形过程中晶粒长大的趋势更大。锻造的上限温度应严格限制，一般铁素体不锈钢的初锻温度为10401120℃。为了获得细晶组织和防止脆性，应适当控制变形量和终锻温度。晶粒细化所需的最小变形量取决于温度，700℃时约为5%，800，900℃时分别为10%和15%。最后一次锻造时的压缩量不应小于12%和20%，最终锻造温度不应高于800℃。为避免因温度过低而导致冷加工硬化，终锻温度不应低于705℃。某厂制定的锻造工艺终锻温度为705790℃。

由于铁素体不锈钢导热性差，用砂轮清理表面缺陷时，局部过热会产生裂纹，因此需要用气铲清理或剥离表面缺陷。

铁素体不锈钢在一定温度范围内加热和冷却时不会发生相变，因此不能通过热处理来强化。热处理的目的是:一是消除冷变形加工和焊接产生的内应力，改善加工性能；其次，热处理用于消除凝固时的偏析，获得单一均匀的铁素体组织，消除焊接时形成的相变产物和475℃脆性。

(1)锻造工艺的特点

①铁素体不锈钢的再结晶温度较低，速度较快，因此塑性变形时晶粒长大的倾向较大。铁素体不锈钢的晶粒生长在950倍以上更快:

②铁素体不锈钢的锻造性能受到晶粒长大和组织弱化的限制。比如美国405钢(类似06Crl3Al)，少量奥氏体会削弱晶界，所以要严格控制终锻温度。

(3)为了获得细晶组织，最后一次锻造的压下量不应小于12%至20%，最终锻造温度不应高于800℃。为了避免低温引起的冷加工硬化，终锻温度不应低于705℃。

(2)锻造温度范围

①铁素体不锈钢的初锻温度不宜过高，应低于1200℃，特别是坯料最后一火的加热好度不宜超过1120℃；

②生产中铁素体不锈钢的终锻温度通常定在720，800℃，不允许高于800℃；

③铁素体的晶粒长大趋势大于奥氏体。

锻造加工

3、马氏体不锈钢锻造

马氏体不锈钢淬透性高，即空冷硬化。因此，在冷锻马氏体钢，特别是那些高碳钢时，必须采取保护措施以防止开裂。通常马氏体钢要用保温材料覆盖，或在炉内均匀冷却，慢慢冷却到593℃。如果锻件在锻模冷却时直接用水射流冷却，会造成锻件开裂。

一般来说，马氏体不锈钢锻件在锻造后进行回火，以降低钢的硬度并使其能够进行加工。机加工后，用火淬硬，然后回火。

马氏体不锈钢的最高锻造温度应低于生成温度，否则容易产生裂纹。通常形成于10931260℃的温度。在锻造过程中，要特别注意不要超过这个温度，并且由于金属的快速运动，要避免局部过热。而且表面脱碳会促进铁素体的形成，所以也要限制。

随着铬含量的增加，铁素体的形成温度会降低，而少量的铁素体会明显降低其延展性。当铁素体增加到15%以上时，延展性会逐渐增加，直到组织完全变成铁素体。终锻温度受同素异形转变的限制(同素异形转变在816℃左右开始)，但这种钢通常在927℃停止锻造，因为温度太低其成形会很困难。

在y 12 Cr 13(416)钢中加入硫或粉碎可以改善其可加工性，但这些元素也会引起锻造问题，特别是当它们形成表面板状结构时，容易产生裂纹。但可以通过调整锻造温度和工艺方法来消除。如果加入硫，就不可能消除这种开裂。从这个角度来说，硒更好。

马氏体不锈钢在锻造和加热时应避免S-铁素体的形成，因为铁素体的出现会造成锻件产生裂纹。避免因不锈钢锻件过热而导致过热。锻件在加热过程中的脱碳主要是促进铁素体的形成，因此应尽量减少锻件表面的脱碳。对马氏体不锈钢在最后一次火中的变形没有特殊要求。这种钢锻造后容易开裂。原因是锻造后空冷出现马氏体和碳化物组织，内应力大。因此，锻后冷却必须缓慢进行，一般在200℃的沙坑或渣中进行，取出沙坑后必须及时进行等温退火，防止开裂。

马氏体不锈钢，尤其是Crl3-3马氏体不锈钢，广泛应用于弱腐蚀介质(如水蒸气)中，对力学性能要求较高。12Crl3钢是一种半马氏体不锈钢，钢中除马氏体组织外，还有铁素体组织。

(1)锻造工艺的特点

①马氏体不锈钢(20Crl3、40 Cr 13、14 Cr 17n 12等。)在加热和冷却过程中经历同晶转变。对于这类钢材，对最终的火灾变形没有特殊要求。

②马氏体不锈钢在锻造加热时应避免8-铁素体的形成，因为铁素体的出现会使锻件产生裂纹，应避免金属过度加热造成过热。锻件的表面脱碳会导致过多的铁素体形成，因此应尽量减少表面脱碳。

③马氏体不锈钢锻造后容易产生裂纹，因为锻造后空冷会出现马氏体和碳化物组织，产生较大的内应力，所以锻造后应缓慢冷却，一般在200℃左右的沙坑或渣中，从沙坑中取出后及时退火，防止断裂。

各种不锈钢的锻造温度见表。

不锈钢的锻造温度

(2)锻造温度范围

马氏体不锈钢的初锻温度受高温铁素体形成温度和铁素体状态的影响。比如铁素体呈带状，就容易产生裂纹，如果铁素体细小，呈球状，塑性就会明显提高(见表)。

马氏体不锈钢的初锻温度一般为1150℃，终锻温度随碳含量而变化。含碳量高时一般为925℃，含碳量低时一般为850℃，应该高于钢的类质同象转变温度。

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4、沉淀硬化不锈钢

(1)锻造工艺的特点

半奥氏体析出硬度高于不锈钢和马氏体析出硬化不锈钢，马氏体相变和析出相结合的热处理可获得高硬度。这些钢是最难锻造的，不严格遵守温度制度就会开裂。他们的锻造温度范围很窄。如果锻造温度低于982℃，必须重新加热。在晶粒生长和铁素体形成期间，这些钢在任何锻造温度下都具有较差的塑性(良好的刚性)。因此，如果他们想有和其他类型的不锈钢一样的塑性变形，他们需要使用更重的锻锤和更多的冲击次数。

在修整过程中，锻件必须保持足够高的温度，以防止修整裂纹。为了避免这些裂纹，锻件通常在最终锻造和修整操作之间稍微再加热。此外，必须控制锻件，尤其是马氏体不锈钢的冷却，以防止其开裂。

以下示例给出了锻造细长锻件的典型工艺，材料为17-4PH。

由一根长396.6 mm的短棒料坯锻造成一根长1168.4mm的细长锻件，需要经过六步操作工艺和两次蒸汽锤锻造。第一步，将其拉伸成65.5mm的方坯；第二步，将其锻造成50.8mm的方坯；第三步，将其锻造成最终锻模的宽度；第四，旋转90度，切头；第五，预锻；第六步，完成锻造。

因为这种钢是在很窄的温度范围内锻造的，所以在最终锻造之前需要重新加热。加热温度为117℃，第一次加热时间为1小时，第二次加热时间为1.5小时。加热气氛轻微氧化，润滑剂为石墨油。

(2)锻造温度范围

马氏体沉淀硬化不锈钢的初锻温度通常为1180℃，半奥氏体沉淀硬化不锈钢的初锻温度一般为1150℃。

由于沉淀硬化不锈钢塑性差，终锻温度不能太低，否则会产生锻造裂纹。终锻温度不应低于950℃。如果低于950℃，则应重新加热。

表中显示了温度对几种不锈钢强度的影响。

温度对几种不锈钢强度的影响