奥氏体不锈钢锻造工艺过程浅析

刘勇

芜湖新兴铸管有限责任公司 安徽芜湖 241000

近年来随着我国工业的发展，不锈钢锻件具有最佳的塑性、韧性、良好的加工成型性及良好的耐蚀性和抗氧化性，一般用于要求耐腐蚀、抗氧化或在较高温度下工作。在石油、化工、动力机械和航空工业中得到了广泛的应用。我们径向车间自从公司模拟法人制建立以来，为开辟新的锻件领域，适应锻件市场的需求，在部门领导的带领下，一直致力于新钢种的开发与创新，采用“快——径”联合的方式成功开发和改进了奥氏体不锈钢（00Cr13Ni18N）的锻造工艺。

1 锻造工艺分析

奥氏体不锈钢不发生组织转变，不能用热处理强化，只能通过热锻成形和再结晶获得高的强度。它与一般碳钢相比锻造难度方面有许多不同特点：导热系数低，锻造温度范围窄，过热敏感性强，高温下变形抗力大，塑性低等特点。奥氏体不锈钢在高温下晶粒易长大，但长大倾向不如铁素体不锈钢强烈。锻造不锈钢比锻造合金结构钢困难，这是因为不锈钢在高温下的可锻性比合金结构钢差；其次，奥氏体不锈钢加热到锻造温度时，晶界上仍有第二相（α铁素体）存在，由于它与基体γ相的力学性能和再结晶条件不同，使不锈钢的塑性大为下降。这是因为在热锻奥氏体时，变形主要集中于变形较小的铁素体相，α相和γ相界面附近的变形分布及不均匀，由此产生了较大的附加应力，当此应力超过了两相间结合力时，便沿两相界面产生裂纹。图1表明，当α相含量在20%-40%范围时，铬镍奥氏体不锈钢的高温塑性最差。所以在锻打工艺方面提出了严峻的考验。

图1 铬镍奥氏体不锈钢的高温塑性与其α含量的关系

2 奥氏体不锈钢的锻造特点

锻造加热时，奥氏体不锈钢不像铁素体不锈钢那样晶粒特别容易长大（图2所示），此外，奥氏体双相不锈钢中的α相也要增多。经过对00Cr13Mn18N钢进行的锻打实验研究表明，加热温度超过1200℃以后，α相的数量增加较快，使晶粒剧烈增大，将引起力学性能抗晶界腐蚀性能变差，这样锻打时最容易导致端头“十字”开裂。因此，奥氏体不锈钢的始锻温度一般都不超过1200℃，应严格控制在1120℃-1180℃之间。

3 奥氏体不锈钢锻造要点

3.1 快锻机预开辟

（1)严格控制锻造温度范围，使变形在规定的温度范围内进行，当温度下降时（低于950℃），应立即返炉。锻打过程中加热效应使温度上升时，应减轻锤击力量或稍停一会，待坯料降至正常温度后再锻打。

（2)在快锻机预开辟时应严格执行“轻—重—轻”的操作方法，即在1050℃以上轻击，轻拍时下压量尽量控制在30mm以内；1050一950℃适当重击，可以达到30mm-50mm；950℃以下轻击，这是因为在过高温度下，金属易于过热，强度降低；在过低温度下，钢的塑性下降，重击容易引起开裂。

（3)操作中应注意温度均勺、变形均匀；倒角时两角要对齐在一条直线上。要轻打，避免重击、连击，否则会使心部拉裂。

（4)拔长时送进量要合适，送进量过大就导致十字裂纹的产生，过小则导致变形不够，达不到奥氏体不锈钢心部锻透性的要求。

3.2 径锻机成型

（1）快锻开完辟后，应立即返炉，在1200℃的炉温下保温30-40分钟，使料温能达到1150℃左右开始上径锻机锻打。

（2）由于快锻机的预开辟，奥氏体不锈钢内部粗大晶粒已经基本被打碎，此时径锻机可以适当加大锻打下压量（25mm-40mm）和操作机的进给量（30mm-50mm）。

（3）在离最终产品还有30-40mm的可锻范围内，此时的铬镍奥氏体不锈钢的料温在950℃-1100℃之间，然后快速淬水冷却，淬水后的料温保持在650℃-750℃之间，碳及其它合金元素来不及析出，获得纯奥氏体组织。然后在上径锻机锻打。最后成品采用空冷冷却，这样锻出来的奥氏体不锈钢，其硬度和强度都有所提高，塑性较好，具有良好的耐腐蚀性和良好的抗高温性能。

4 结语

奥氏体不锈钢的锻造过程采用“快——径”联合锻造方法，一方面使用快锻预开辟可以改变不锈钢内部晶粒大小，提高其塑性；一方面由于径向锻造锤头打击速度快，钢表面温降小，促使其变形速度加快，从而减小临界变形量，有利于获得细晶组织。