不銹鋼在國防工業(yè)、化學工業(yè)、石油工業(yè)及動力部門中應(yīng)用得較多,而且很多產(chǎn)品不僅要求具有耐蝕性,而且要求具有較高的強度,因此大部分不銹鋼都要經(jīng)過鍛造后使用。而不銹鋼與碳鋼相比不同的特點是:熱導(dǎo)率低,鍛造溫度范圍窄,過熱敏感性強,高溫下抗力大,塑性低等,這些都給鍛造生產(chǎn)帶來了許多困難,而且不同類型的不銹鋼鍛造工藝也有差別。下面介紹一下常用不銹鋼的類型和鍛造工藝特點。
1. 馬氏體不銹鋼
馬氏體不銹鋼的鍛造工藝特點:
a. 馬氏體類(20Cr13、40Cr13、14Cr17Ni2等)不銹鋼在加熱、冷卻過程中,其組織發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。對于這一類鋼,最后一火的變形量無特殊要求。
b. 馬氏體不銹鋼鍛造加熱時要避免δ鐵素體的形成,因為δ鐵素體的出現(xiàn)會使鍛件形成裂紋,要避免金屬加熱速度過快導(dǎo)致過熱。鍛件的表面脫碳會使鐵素體形成過多,因此要將表面脫碳減小到最小程度。
c. 馬氏體不銹鋼在鍛造后容易產(chǎn)生開裂,這是因為鍛造后空冷時會出現(xiàn)馬氏體和碳化物組織,產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較大,所以鍛后要緩慢冷卻,一般在200℃左右的砂坑或爐渣中緩冷,從砂坑取出后要及時進行退火,防止發(fā)生斷裂。
2. 鐵素體不銹鋼
鐵素體不銹鋼鍛造特點:
a. 鐵素體不銹鋼的再結(jié)晶溫較低而速度較快,因此在塑性變形過程中晶粒長大的傾向較大。鐵素體不銹鋼在950℃以上晶粒長大較快。
b. 鐵素體不銹鋼鍛造性能受晶粒長大和組織弱化的限制。例如,對于美國405鋼(類似06Cr13Al),少量奧氏體的出現(xiàn)會導(dǎo)致晶界的弱化,因此終鍛溫度要嚴格控制。
c. 為了得到細晶粒組織,最后一次鍛打的壓縮量不應(yīng)低于12%~20%,終鍛溫度不高于800℃。為了避免因溫度過低產(chǎn)生冷作硬化,終鍛溫度不應(yīng)低于705℃。
由于鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱性差,其表面缺陷用砂輪清理時,局部過熱可能會引起裂紋,最好采用風鏟清理或剝皮的方法去除表面缺陷。
3. 奧氏體不銹鋼
18-8型奧氏體不銹鋼常被用來制作在610℃以下長期工作的鍋爐和汽輪機零件,以及化工生產(chǎn)中的多種零件,其鍛造工藝特點是:
a. 18-8型奧氏體不銹鋼在煤爐內(nèi)加熱時表面易滲碳,所以加熱時應(yīng)避免與含碳的物質(zhì)接觸,并采用氧化性的介質(zhì)加熱,以減少鋼的滲碳現(xiàn)象,防止晶間腐蝕。
b. 奧氏體鋼在低溫時導(dǎo)熱性差應(yīng)緩慢加熱,始鍛溫度不宜過高,過高有形成δ相的傾向,同時晶粒亦急劇長大。一般選取1150~1180℃。
c. 坯料的表面缺陷在鍛造加熱前必須清除,以防止鍛造時繼續(xù)擴大,造成鍛件報廢。
d. 終鍛溫度不能太低,同時在700~900℃緩冷會析出σ相,繼續(xù)鍛打?qū)a(chǎn)生裂紋。
e. 鍛后采用空冷,而且還必須進行固溶處理。
某廠對各種不銹鋼的鍛造溫度見表2-5。
另外,對于不銹鋼板還必須考慮其冷彎、深沖、反復(fù)彎曲等冷變形以及剪切等性能,以適應(yīng)容器、槽以及管道等的制造。
對于不銹鋼管材要考慮其壓扁、擴口、縮口、彎管及卷邊等性能,以滿足各種換熱設(shè)備和管線等的制造要求。
對于需要進行金屬切削(車、刨、銑、磨、鉆等)的不銹鋼,其機械加工性能應(yīng)符合要求,為此在一些不銹鋼中加入了易切削元素S,生產(chǎn)了一些易切削不銹鋼,如Y12Cr13、Y30Cr13、Y25Cr13Ni2、Y108Cr17和Y10Cr17等,以供需切削量比較大的用戶選用。