淺析410不銹鋼鍛坯余熱軟化處理工藝

文/袁志明·淮安方圓鍛造有限公司

淺析410不銹鋼鍛坯余熱軟化處理工藝

文/袁志明·淮安方圓鍛造有限公司

袁志明，助理工程師，工藝員，主要從事鍛件工藝設(shè)計(jì)、鍛件熱處理及無損檢測等方面的工作。

410不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性，抗拉強(qiáng)度高，且工藝性能好，利用該不銹鋼生產(chǎn)鍛坯的余熱進(jìn)行軟化處理不僅簡化了生產(chǎn)工藝，滿足了產(chǎn)品機(jī)械加工性能，而且具有節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，在鍛造生產(chǎn)中是一項(xiàng)值得推廣使用的方法。

鍛件的常規(guī)熱處理是在鍛件冷卻到一定溫度后，再按相關(guān)工藝將其重新加熱進(jìn)行熱處理。而本文鍛造余熱熱處理是鍛造后利用鍛坯自身的熱量和爐膛熱量直接熱處理，使鍛件的余熱和爐膛余熱得到充分利用。我公司余熱熱處理技術(shù)在410不銹鋼軟化方面得到充分應(yīng)用，這類鍛件的加工流程為：鍛造成形→退火(軟化處理）→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工。

410不銹鋼屬于馬氏體不銹鋼，其具有優(yōu)良的耐腐蝕性，抗拉強(qiáng)度高，且工藝性能好。410不銹鋼可以在空氣中淬硬，故焊接性能不好，一般不用于焊接件。綜合考慮410不銹鋼的塑性、變形抗力和鍛件組織以及我廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，該鋼鍛造溫度通常選在850～1200℃。我們在實(shí)際生產(chǎn)中410不銹鋼始鍛溫度和終鍛溫度分別控制在850℃和1180℃左右。不銹鋼冷卻方式根據(jù)鋼的組織類型和毛坯橫截面尺寸來確定。410不銹鋼冷卻速度過大，容易引起鍛件開裂，因此410不銹鋼應(yīng)采取緩冷（如灰冷、砂冷、爐冷或堆冷）。在北方的冬季，最好爐冷或鍛后立即退火，以防止其開裂。

軟化處理工藝

410不銹鋼鍛造后空冷會立即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，由于馬氏體不銹鋼的淬透性好，鍛后在空氣中也會淬硬。為了保證機(jī)加工效果，必須進(jìn)行軟化處理。軟化應(yīng)使組織奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)椤拌F素體+碳化物的組織，軟化溫度不應(yīng)過高，以防止大量合金元素與碳溶入到奧氏體從而提高其淬透性。常采用的軟化處理工藝有兩種。

⑴低溫退火工藝。升溫到740～800℃，保溫2～6h后空冷，使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w，降低硬度，硬度為180～220HBW。低溫退火是把鋼加熱到AC1溫度以上AC3溫度以下，保溫后爐冷或空冷。這種退火可以使鋼軟化，便于加工和消除應(yīng)力，但對于改善組織的作用遠(yuǎn)不如完全退火。低溫退火一般用于較小的鑄件、鍛件或以后還需進(jìn)行最終熱處理的零件。

⑵完全退火工藝。升溫到840～900℃，保溫2～4h后，以25℃/h的速度冷卻至600℃，然后空冷，獲得鐵素體加碳化物平衡組織，硬度可以控制在170HBW以下。鋼完全退火的加熱溫度一般在AC3以上50～100℃，其目的是改變鍛造不良組織，并為最終熱處理做好準(zhǔn)備；還可以消除各種應(yīng)力，降低硬度，便于加工。一些對機(jī)械性能、耐腐蝕性能要求不高的零部件，可以在完全退火的狀態(tài)下使用。完全退火一般用于較大的鑄件、鍛件以及應(yīng)力很大的零部件毛坯。

實(shí)際生產(chǎn)過程

我公司目前生產(chǎn)410不銹鋼鍛坯重量在1200kg以下，其化學(xué)成分見表1，主要以實(shí)心鍛坯為主，我們的鍛造加熱設(shè)備和軟化處理設(shè)備是一致的，都使用天然氣爐，鍛造加熱爐溫在1250℃，當(dāng)班生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，空爐膛的溫度一般在1000～1100℃之間。因此利用余熱軟化處理可以分為以下三種不同的熱處理方式。

表1 410材料化學(xué)成分

⑴當(dāng)班生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，空爐膛溫度一般在1000～1100℃之間，把數(shù)量在1～8件，單件重量不大于30kg的鍛坯與原材料混爐（原材料單件重量不大于260kg）擺放，將其放置在爐膛內(nèi)門口處，裝爐后爐溫穩(wěn)定在750～800℃，次班加熱前，將鍛坯取出空冷。保溫時(shí)間大約6h，出爐溫度在400～450℃，硬度一般在170～220HBW之間。

⑵單件重量在30～300kg，件數(shù)適當(dāng)，需要用到整個(gè)空爐放置鍛坯，裝爐后爐膛溫度控制在750～800℃，保溫時(shí)間充足，隨爐冷或出爐空冷，硬度在150～220HBW之間。

⑶單件重量大于300kg，并且數(shù)量多，需要用到整個(gè)空爐放置鍛坯，由于爐膛溫度降溫快，鍛坯需要加熱到850～890℃，保溫時(shí)間約3h，然后以25℃/h的速度降溫，降溫至550℃左右出爐空冷，硬度一般在150～180HBW之間。

結(jié)束語

利用鍛坯鍛后余熱和爐膛余熱進(jìn)行軟化熱處理的方法，首先通過控制鍛坯在鍛造過程中最后一火的鍛造變形量和終止鍛造的溫度，使鍛件的終止鍛造溫度高出該鋼種材料的終鍛溫度20～30℃，然后以適當(dāng)?shù)腻懞罄鋮s方式保溫，再送入熱處理爐均溫至鍛件內(nèi)外溫度相同，然后保溫或加熱一定時(shí)間，出爐后冷卻至室溫。在410不銹鋼軟化處理過程中，我們也應(yīng)當(dāng)注意以下5方面。

⑴根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，當(dāng)班生產(chǎn)結(jié)束后，當(dāng)班進(jìn)行軟化處理。嚴(yán)格控制生產(chǎn)節(jié)拍，操作中應(yīng)盡可能縮短終鍛至軟化處理之間的停留時(shí)間。

⑵軟化處理過程中一爐品種盡量單一，若同爐進(jìn)行軟化處理的鍛坯重量和結(jié)構(gòu)相差比較懸殊，應(yīng)注意在爐膛內(nèi)的擺放位置。

⑶410不銹鋼軟化工藝的制定與鍛坯進(jìn)爐溫度、進(jìn)料爐膛溫度、裝爐數(shù)量、鍛坯結(jié)構(gòu)、裝爐后爐膛穩(wěn)定溫度等因素有關(guān)。

⑷410不銹鋼鍛造結(jié)束后的軟化處理要控制鍛坯進(jìn)爐溫度，做好鍛造和軟化處理的工序銜接，即鍛坯終鍛溫度及鍛后冷卻溫度的銜接，終鍛溫度一般控制在950～1000℃之間，我們在實(shí)際生產(chǎn)中，410不銹鋼鍛后冷卻作為一種過渡工序，其冷卻方法為放在保溫坑中堆冷。軟化處理進(jìn)爐前鍛坯溫度一般在600～700℃之間。

⑸根據(jù)外界溫度對鍛坯出爐溫度進(jìn)行控制，一般在夏天出爐溫度在600℃左右，冬天出爐溫度在500℃左右，小型鍛件和薄壁鍛件最好隨爐冷卻。