鐵素體不鏽鋼鍛件鍛造過程中的主要缺陷與對策

鐵素體不鏽鋼具有良好的耐酸性,常用作製造硝酸、磷酸、次氯酸鈉等的設備、換熱器、蛇形管、蒸氣過熱器管道以及食品工廠設備等。

鐵素體不鏽耐酸鋼中加入了大量的Cr、Si等合金元素。鋼中加入Cr是為了提高鋼的電極電位,增強鋼的抗腐蝕能力,Si也有和Cr同樣的作用。

不鏽鋼中加入約2%Si(質量分數)可提高在硫酸和鹽酸中的抗腐蝕性。但Si最過高將使鋼的塑性急劇降低,Si量大於4%~5%(質量分數)後就不易鍛軋加工,更不易冷變形。

當鋼中Cr>12.5%(質量分數)時,鋼液結晶後始終保持α鐵素體組織,加熱和冷卻時不發生同素異構轉變,故不能通過熱處理方法來細化組織。該類鋼加熱至475℃附近或自高溫緩冷至475℃附近時,有a"析出,產生脆化現象,即所謂475℃脆性。該類鋼在820~520℃長期加熱或緩冷將析出δ相,引起鋼的脆化。

鐵素體不鏽耐酸鋼的鍛造特點

1.該類鋼的再結晶溫度低、再結晶速度快,加熱溫度超過900℃後,晶粒迅速長大。

2.該類鋼的塑性較差,尤其是該類鋼的鋼錠為粗大晶粒的柱狀晶,塑性很低。

3.該類鋼的導熱性差,熱膨脹係數大。加熱和冷卻過程中的溫度應力較大。

4.該類鋼在820~520℃附近長期加熱或緩慢冷卻時有a相和a"相析出,引起脆性。

鍛造過程中的上要缺陷和對策

1.晶粒粗大

鐵素體鋼的晶粒度對性能有很大影響。粗晶使鐵素體鋼的室溫力學忭能和抗腐蝕性能下降。晶粒很粗大時,鋼的脆性很大,甚至鍛件切邊時,就會出現裂紋。

該類鋼於600℃時晶粒就開始長大,950℃以上發生晶粒急劇長大的現象,隨著加熱溫度和加熱時間增加,能產生較粗大的晶粒。而且該類鋼是無同素異構轉變的單相鋼,不能用熱處理的方法細化晶粒。防止晶粒粗大的對策是:

鍛造該類鋼時,加熱溫度應<1150℃;900℃以上要快速加熱,儘量縮短髙溫停留時間;

變形程度應足夠大,最後一火次的鍛造變形量不應小於30%;

終鍛溫度應不高於800℃。但是為了避免溫度過低產生加工硬化,終鍛溫度不應低於700℃,通常選用750℃。

鐵素體不鏽鋼鍛件鍛造過程中的主要缺陷與對策

2.裂紋

該類鋼導熱性差、塑性低,尤其是鋼錠為粗大晶粒的柱狀晶,塑性很低,鍛造過程中很易開裂。防止裂紋的對策是:

鋼錠應預先進行退火處理。鋼錠表面必須經過修磨或扒皮,不允許有任何缺陷存在,否則將會在鍛造過程中產生嚴重開裂。

鋼錠入爐溫度應小於700℃,熱錠裝爐溫度不限;在760℃以前應緩慢升溫,加熱速度一般為0.5~lmm/min,但900℃以上要快速加熱,鋼錠加熱溫度為1100~1150℃,鋼坯加熱溫度為1100~1130℃;鋼錠加熱到規定的均熱階段時,必須勤翻料,以保證錠料出爐時陰陽面溫差較小。

鍛造過程中要注意輕擊快打,尤其是第一火要勤打、勤翻、勤倒角,其目的是提高鋼的塑性,避免鍛裂;鍛造方坯吋不要出稜角。防止因稜角溫度低而開裂;鍛造中發生龜鱗裂紋時,繼續鍛打即可消除。

高鉻鐵素體不鏽鋼常易產生σ脆性和475℃脆性。前面已經介紹,這兩種脆性分別是在820~520℃和475℃附近長期加熱或緩餿冷卻時由於σ相和a"相的沉澱引起的。當加熱溫度超過上述兩個溫度範圍時,σ相和a"相將迅速溶人基體。而鍛造加熱溫度均超過1100℃,故在鍛造加熱過程中不會引起σ脆性和475℃脆性。因此,為了防止σ脆性和475℃脆性的產生,關鍵是控制鍛後的冷卻速度。該類鋼鍛後應分散空冷,快速通過上述兩個脆化區。

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