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西安合金钢锻件是如何进行回火的?
编辑:西安三冶优源钢铁有限责任公司   时间:2018-06-11

  每一种西安合金钢锻件在锻造加工的过程中都会进行一个回火的过程,不锈钢锻件也不例外,今天我们就来具体看看不锈钢锻件是怎么进行回火的?以下是回火的详细过程阐述:
  1.入炉温度和保温时间。
  一般西安合金钢锻件大锻件冷却终止(指出水、出油或停止鼓风)时,其中心与表面仍有较大的温差。对于某些高合金大锻件淬火终了时,其心部还有过冷奥氏体未完全分解。这时锻件表面虽已冷至200-300℃以下,但锻件心部温度仅达到贝氏体转变区。锻件在回火入炉温度(250-300℃)保持过程中,表面温度回升,而心部温度进一步降低,从而使心部未转变的过冷奥氏体继续分解。所以对这些高合金钢锻件来说,回火入炉低温保持阶段,实际上是心部继续冷却阶段。回火入炉温度可以根据钢的等温转变曲线来确定。一般选择低于贝氏体转变终了温度Bf或在Ms点附近,其保持时间应能保证过冷奥氏体的完全转变。
  应该指出,采用上述工艺时,即使淬火表面终冷温度和入炉温度降低到200℃,但由于钢的下贝氏体与马氏体转变温度区间较低(一般为250-300℃有时150-200℃),以及锻件入炉时心部温度较高,而入炉后心部冷速降低,仍难免有性能较差的高温转变产物出现。此外,心部在低温区缓慢冷却时因为陈化稳定将导致残余奥氏体数量增加。
  对碳钢和低合金钢锻件,在冷却过程中过冷奥氏体的转变已基本结束,在回火入炉后的低温保持,是为了减小锻件内外温差,从而减小内应力,以免在回火加热过程中由于内应力增加而引起开裂。 
  低温保持时间可根据锻件的尺寸和装炉量等实际情况来决定。对于深冷淬火的锻件,不锈钢锻件表面往往冷却到100℃以下,心部温度也比普通淬火时低得多,这时,为使心部的冷却转变继续进行和减小内应力,回火入炉温度应该低于普通淬火时的回火入炉温度。

        2.加热速度。
  大锻件淬火后的残余应力,一般是热应力类型的,即表面受压,中心受拉,而回火加热过程中产生的瞬时热应力亦是表面受压,中心受拉,因此回火加热速度过大有使锻件开裂的危险,所以,一般回火加热速度应该小于淬火和正火时的加热速度,以保证工件中产生的温差和热应力较小。一般工厂回火加热都采用速度升温的加热方式,根据锻件的钢种、尺寸、形状、淬火冷却方式、锻件的重要性,确定加热速度的大小,一般为30-100℃/h。
  3.回火温度的确定。
  回火温度的选择是制订回火工艺的关键。
  回火温度对西安合金钢锻件的力学性能总的影响规律是:随着回火温度的升高,其强度(硬度、抗拉强度,屈服点和内应力下降,塑性和韧性升高。由于锻件的钢种和尺寸等差别,其性能变化是不一样的,表现在:(1)各种性能指标的具体数值不一样;(2)各种性能上升或下降的程度不一样;(3)各种性能之间的配合不一样。
  回火温度的选择各生产厂家根据自己的设备情况和生产经验都有自己的工艺参数,但基本上都是按锻件最后的硬度要求或按锻件最后的屈服点的要求来确定回火温度,在选择回火温度时应特别注意钢中碳、铬、钼和钒的含量,当这些元素含量较高时,回火温度应高些,反之则低些。另外,对特别重要的零件,考虑到碳等元素的偏析,锻件的水口端和胃口端最好采用不同的回火温度,以使锻件轴向有较均匀的力学性能。
  大锻件回火处理时,若第一火后的力学性能仍高于设计要求时,要进行第二次回火,这时第二次回火温度应根据第一次回火后力学性能的测定结果和设计要求,参照生产经验加以确定。对于某些高合钢锻件,由于淬火后残余奥氏体量比较多,对于大锻件由于偏析,淬火冷速比较缓慢等原因,残余奥氏体往往比小件中多,对这类锻件往往需要进行第二次回火。残余奥氏体在第一次回火变得较不稳定,在随后冷却过程中分解成马氏体或其他转变产物。这神未经回火的残余奥氏体转变产物的存在,将降低锻件的屈强比和冲击韧度。所以第二次回火是为使第一次回火后残余奥氏体的转变产物继续回火,这时第二次回火的温度应稍低于第一次回火温度。对于有中心孔的大气浇注的转子锻件,第一次回火达到力学性能后,再在稍低回火温度下进行长期去氢回火,可以改善锻件的塑性和韧性指标。
  4.均通和保邋时间。
  回火均温是指西安合金钢锻件表面温度与炉子温度达到一致的过程。均温时间是指仪表到达指定回火温度开始到锻件表面的火色与炉膛一致,即锻件表面温度与炉温一致所需的时间。一般锻件表面火色只能凭经验确定,但在低温回火时,往往看不出锻件的火色,因此回火工艺规范中并不给出均温时间,而是将保温时间延长一半来保证达到均温要求。
  均温结束后,开始回火保温。在保温过程中,淬火组织完成回火转变。回火保温开始后锻件的力学性能急剧变化(强度和硬度下降,塑性和韧性提髙),淬火残余内应力译速降低。随着保温时间的延长,性能变化和内应力消除逐步减慢,当到达一定时间后,性能和内应力变化就趋向稳定。锻件的性能和内应力达稳定值所需要的时间就是回火保温时间。回火过程中主要是消除淬火冷却时工件内部的残余应力,得到相应的回火组织,以满足零件所需的力学性能要求。回火转变都是以原子的扩散为基础的,所以回火转变的快慢主要决定于温度,时间的作用是第二位的,一般回火保温2h后,这种转变过程就变得极为缓慢。而第一类内应力的松弛过程则要缓慢得多,一般要十多个小时。一般在大锻件的回火过程中,保温开始时锻件中心温度低于表面温度,故在保温过程中实际上还包括一部分心部升温时间。在生产中一般按100mm有效厚度保温2h计算,正火锻件回火按1.5h/100mm计算。回火保温时间总数不得少于4h。
  5.回火冷却。
  大锻件回火时冷却速度的控制很重要,主要考虑的因素是大锻件回火后的残余应力,回火后冷却速度的大小直接影响残余应力值。经研究发现西安合金钢锻件从回火温度冷却到室温之间有一个弹塑性转变温度,这个温度随钢种不同而有所变化,一般认为在400-450℃左右。残余应力主要是产生在400-450℃以上的冷却过程,钢在400℃以上处于塑性状态,过快的冷却速度将产生很大的热应力,产生塑性变形,使残余应力值增加。在400℃以下时钢已处于弹性状态,冷却速度对残余应力就没有显著影响。所以400℃以上要缓冷,400℃以下可以冷得快一些,必要时可在400-450℃之间等温一段时间,会减小锻件弹塑性状态时的内外温差,有利于减小残余应力。对于一些重要的锻件规定残余应力值要小于屈服点的10%。
  从以上讨论中可以知道,400℃以上的慢冷对某些钢会产生第二类回火脆。在一般中小件热处理中,为防止回火脆,锻件回火后应在油中或水中快冷。但是,这种方法不适用大件。对大件主要依靠合金化,降低钢中磷、锡、砷等有害元素含量以及真空碳脱氧等方法来降低甚至消除回火脆性,而很少采用快冷的方法,以免应力过大而造成工件开裂。
  6.出炉温度。
  从降低残余应力的角度出发,出炉温度愈低愈好,但从提高生产率的角度考虑,出炉温度应该高些为好。对截面大,要求残余应力较低的重要零件,出炉温度应低些为宜。
  7.回火脆性。
  钢在淬火后需要进行回火的主要目的是降低脆性,提高韧性。但遗憾的是随着回火温度的升高、强度与硬度降低,钢的冲击韧性并不总是单调上升,而是在200-350℃之间以及450-650℃之间出现两个低谷。在这两个温度范围内回火,虽然硬度仍有所下降,但冲击韧性并未升高,反而显著下降。由于回火引起的脆性称为回火脆性。在200-350℃出现的称为第一类回火脆性,在450-650℃出现的称为第二类回火脆性。
  通过专业人员对这七项回火的详细步骤,大家应该对西安合金钢锻件的回火有了更进一步的了解,希望大家以后在锻造加工时,能更清楚地实际运用到生产中,这对产品的质量更加有所保障,使锻件更具有专业化。

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