大鍛件熱處理的特點

大鍛件并無嚴謹而科學的定義。鍛件的大小是相對而言的，一般按其質量劃分，可指單重5 t以上的軸類鍛件和單重約2 t 以上的圓盤類鍛件。盡管大鍛件與中小型零件的熱處理基本原理并無實質上的差異，但由于大鍛件尺寸大、質量大，在其熱處理工藝的制訂與實施方面必須考慮以下因素：①鋼錠和鍛件的冶金特性。由于大鍛件是由大型鋼錠鍛制而成，鋼錠越大，其氣體、雜質的含量越高，偏析、疏松、縮孔、非金屬夾雜物等組織和成分的不均勻性也越嚴重，并且由于鋼錠大，鍛造時往往不能鍛透，這些冶金缺陷將不同程度地殘留在鍛件中，從而使大鍛件熱處理工藝的制訂和工藝過程的實施均變得復雜化。②內應力。大鍛件在熱處理加熱和冷卻過程中，表面與心部的溫差必然很大，因而增加了鍛件的熱應力，而且鍛件不同部位組織轉變的不同時性嚴重，導致組織應力增大，即大鍛件在熱處理過程中將產生很大的內應力。這不僅影響大鍛件的組織轉變，嚴重時還會使大型鍛件在熱處理過程中或在熱處理結束后的放置過程中發生開裂，或者因為內應力的存在而降低零件在服役時的有效承載能力。③相變潛熱。鋼件在熱處理過程中發生相變時會釋放或吸收相變潛熱。對大鍛件而言，由于尺寸大，熱傳導速度受到限制，相變潛熱對加熱和冷卻過程的影響比較明顯。④回火脆性。大型鍛件回火后快冷也會產生很大的殘余應力，將影響零件的使用性能。因此，大鍛件應采用較低的回火冷卻速度。但另一方面，緩慢的冷卻速度將使鋼的回火脆性得不到抑制，特別是一些重要的大鍛件，例如發電機和汽輪機轉子等，都采用淬透性較高的合金鋼制造，具有較明顯的回火脆性。盡管隨著煉鋼技術的不斷進步，以及采取添加Mo元素等措施，以減輕回火脆性，在制訂大鍛件的熱處理工藝及工藝的實施中，這一問題還是值得重視的。⑤細化晶粒問題。在實際生產中，大鍛件的鍛造比一般都比較小，且變形不均勻，加熱時間冗長，這些因素導致大鍛件的奧氏體晶粒比較粗大。為此，大鍛件在熱處理時，應注意晶粒細化問題，以使其力學性能達到要求。⑥尺寸對組織和性能的影響。大鍛件由于尺寸大、體積大，通常情況下，淬火后表層也難以獲得馬氏體或下貝氏體組織，雖然可以選用含鉻、鎳、鉬、釩等合金元素的高淬透性鋼，但按常規工藝淬火仍難以獲得理想的組織結構，從而影響工件的最終力學性能。所以，對大鍛件進行熱處理時必須考慮這種尺寸因素的影響。