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不銹鋼鍛件鍛造加工脫碳氧化現(xiàn)象是什么原因？

不銹鋼鍛件氧化：

氧化是鍛件毛坯（金屬原料）在加熱過(guò)程中與爐氣中的氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鍛件金屬表面形成氧化皮的現(xiàn)象。氧化主要受鍛件金屬材料的種類(lèi)、爐氣性能、加熱溫度、加熱時(shí)間的影響。

加熱不同的金屬材料，氧化程度不同，如鋼坯料，在同樣條件下，不同牌號(hào)的鋼氧化燒損也不同，低碳鋼燒損量大而高碳鋼量燒損請(qǐng)小，這是由于在高碳鋼中反應(yīng)生成了較多CO而降低了氧化鐵的生成量。當(dāng)鋼中含有Cr、Ni、Al、Si、Mo等合金元素時(shí)，在鋼料表面會(huì)形成致密且不易脫落的氧化薄膜，可以阻止加熱過(guò)程金屬的繼續(xù)氧化。

金屬的氧化燒損危害性很大，一般情況下，鋼料每加熱一次便有0.5%-4.0%的金屬被氧化燒損掉，如表所示。同時(shí)氧化皮還加劇模具的磨損，降低不銹鋼鍛件的表面質(zhì)適。殘留氧化皮的鍛件，在機(jī)械加工時(shí)會(huì)加快刀具刃口的磨損。因此，減少或消除加熱時(shí)金屬的氧化燒損對(duì)鍛造生產(chǎn)來(lái)說(shuō)非常重要。

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視頻作者：定襄縣億欣源法蘭加工有限公司

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鍛件組織對(duì)熱處理后的組織和性能的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面。

①不可改善的組織缺陷：奧氏體和鐵素體耐熱不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金等在加熱和冷卻過(guò)程中，沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料，以及一些銅合金和鈦合金等，在鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的組織缺陷用熱處理的辦法不能改善。

②可以得到改善的組織缺陷：在一般過(guò)熱的結(jié)構(gòu)鋼鍛件中的粗晶和魏氏組織，過(guò)共析鋼和軸承鋼由于冷卻不當(dāng)引起的輕微的網(wǎng)狀碳化物等在鍛后熱處理時(shí)，鍛件熱處理后仍可獲得滿意的組織和性能。

③ 正常的熱處理較難消除的組織缺陷：例如低倍粗晶、9Cr18不銹鋼、H13的孿晶碳化物等需用高溫正火、反復(fù)正火、低溫分解、高溫?cái)U(kuò)散退火等措施才能得到改善。

④ 用一般熱處理工藝不能消除的組織缺陷：嚴(yán)重的石狀斷口和棱面斷口、過(guò)燒、不銹鋼中的鐵素體帶、萊氏體合金工具鋼中的碳化物網(wǎng)和帶等使熱處理后的鍛件性能下降，甚至不合格。

⑤ 在熱處理時(shí)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展的組織缺陷：例如，合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件中的粗晶組織，如果鍛后熱處理時(shí)未得到改善，在碳、氮共滲和淬火后常引起馬氏體針粗大和性能不合格；高速鋼中的粗大帶狀碳化物，淬火時(shí)常引起開(kāi)裂。

⑥ 如果加熱不當(dāng)，例如加熱溫度過(guò)高和加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)引起脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒等缺陷。

⑦ 鍛后冷卻過(guò)程中，如果工藝不當(dāng)可能引起冷卻裂紋、白點(diǎn)等，在熱處理過(guò)程中開(kāi)裂。

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大型鍛件通常通過(guò)鍛造一次性鑄造形成的大型鑄錠獲得。鑄造后鑄錠中存在氣孔、縮孔、偏析、非金屬夾雜物等常見(jiàn)鑄造缺陷。隨著鋼錠重量的增加，鋼錠的固有缺陷越來(lái)越嚴(yán)重，這與大型鍛件的高質(zhì)量要求相矛盾。這些鑄造缺陷的存在對(duì)后續(xù)鍛造工藝有極其不利的影響。它們切斷了基體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，大大降低了鋼錠在高溫變形過(guò)程中的熱變形塑性。

此外，由于大型鍛件的尺寸效應(yīng)和重量效應(yīng)，鋼錠的熱處理過(guò)程也非常復(fù)雜。加熱溫度過(guò)低、保溫時(shí)間過(guò)短不利于合金元素的擴(kuò)散，甚至不能保證熱處理過(guò)程中組織的均勻性。加熱溫度過(guò)高、保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致鋼錠晶粒長(zhǎng)大、過(guò)熱、過(guò)燒，甚至導(dǎo)致雜質(zhì)元素沿晶界偏析，為后續(xù)加工中的鍛造開(kāi)裂埋下隱患。

不僅如此，大型鍛件在加熱過(guò)程中對(duì)加熱速度也有嚴(yán)格的限制。這是因?yàn)殇撳V在加熱過(guò)程中有溫度應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，鋼錠本身也有殘余應(yīng)力，所以在加熱過(guò)程中很容易被加熱。由于加熱速度過(guò)快導(dǎo)致內(nèi)外應(yīng)力不一致，鋼錠出現(xiàn)內(nèi)部裂紋。然而，緩慢的加熱速度限制了生產(chǎn)效率的提高。因此，大型鍛件的熱處理工藝比中小型鍛件的熱處理工藝?yán)щy得多。

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