淺析410不銹鋼鍛坯余熱軟化處理工藝

文/袁志明·淮安方圓鍛造有限公司

淺析410不銹鋼鍛坯余熱軟化處理工藝

文/袁志明·淮安方圓鍛造有限公司

袁志明，助理工程師，工藝員，主要從事鍛件工藝設計、鍛件熱處理及無損檢測等方面的工作。

410不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性，抗拉強度高，且工藝性能好，利用該不銹鋼生產鍛坯的余熱進行軟化處理不僅簡化了生產工藝，滿足了產品機械加工性能，而且具有節(jié)約能源等優(yōu)點，在鍛造生產中是一項值得推廣使用的方法。

鍛件的常規(guī)熱處理是在鍛件冷卻到一定溫度后，再按相關工藝將其重新加熱進行熱處理。而本文鍛造余熱熱處理是鍛造后利用鍛坯自身的熱量和爐膛熱量直接熱處理，使鍛件的余熱和爐膛余熱得到充分利用。我公司余熱熱處理技術在410不銹鋼軟化方面得到充分應用，這類鍛件的加工流程為：鍛造成形→退火(軟化處理）→粗加工→調質→精加工。

410不銹鋼屬于馬氏體不銹鋼，其具有優(yōu)良的耐腐蝕性，抗拉強度高，且工藝性能好。410不銹鋼可以在空氣中淬硬，故焊接性能不好，一般不用于焊接件。綜合考慮410不銹鋼的塑性、變形抗力和鍛件組織以及我廠的生產經驗，該鋼鍛造溫度通常選在850～1200℃。我們在實際生產中410不銹鋼始鍛溫度和終鍛溫度分別控制在850℃和1180℃左右。不銹鋼冷卻方式根據鋼的組織類型和毛坯橫截面尺寸來確定。410不銹鋼冷卻速度過大，容易引起鍛件開裂，因此410不銹鋼應采取緩冷（如灰冷、砂冷、爐冷或堆冷）。在北方的冬季，最好爐冷或鍛后立即退火，以防止其開裂。

軟化處理工藝

410不銹鋼鍛造后空冷會立即發(fā)生馬氏體轉變，由于馬氏體不銹鋼的淬透性好，鍛后在空氣中也會淬硬。為了保證機加工效果，必須進行軟化處理。軟化應使組織奧氏體轉變?yōu)椤拌F素體+碳化物的組織，軟化溫度不應過高，以防止大量合金元素與碳溶入到奧氏體從而提高其淬透性。常采用的軟化處理工藝有兩種。

⑴低溫退火工藝。升溫到740～800℃，保溫2～6h后空冷，使馬氏體轉變?yōu)榛鼗鹚魇象w，降低硬度，硬度為180～220HBW。低溫退火是把鋼加熱到AC1溫度以上AC3溫度以下，保溫后爐冷或空冷。這種退火可以使鋼軟化，便于加工和消除應力，但對于改善組織的作用遠不如完全退火。低溫退火一般用于較小的鑄件、鍛件或以后還需進行最終熱處理的零件。

⑵完全退火工藝。升溫到840～900℃，保溫2～4h后，以25℃/h的速度冷卻至600℃，然后空冷，獲得鐵素體加碳化物平衡組織，硬度可以控制在170HBW以下。鋼完全退火的加熱溫度一般在AC3以上50～100℃，其目的是改變鍛造不良組織，并為最終熱處理做好準備；還可以消除各種應力，降低硬度，便于加工。一些對機械性能、耐腐蝕性能要求不高的零部件，可以在完全退火的狀態(tài)下使用。完全退火一般用于較大的鑄件、鍛件以及應力很大的零部件毛坯。

實際生產過程

我公司目前生產410不銹鋼鍛坯重量在1200kg以下，其化學成分見表1，主要以實心鍛坯為主，我們的鍛造加熱設備和軟化處理設備是一致的，都使用天然氣爐，鍛造加熱爐溫在1250℃，當班生產結束時，空爐膛的溫度一般在1000～1100℃之間。因此利用余熱軟化處理可以分為以下三種不同的熱處理方式。

表1 410材料化學成分

⑴當班生產結束時，空爐膛溫度一般在1000～1100℃之間，把數量在1～8件，單件重量不大于30kg的鍛坯與原材料混爐（原材料單件重量不大于260kg）擺放，將其放置在爐膛內門口處，裝爐后爐溫穩(wěn)定在750～800℃，次班加熱前，將鍛坯取出空冷。保溫時間大約6h，出爐溫度在400～450℃，硬度一般在170～220HBW之間。

⑵單件重量在30～300kg，件數適當，需要用到整個空爐放置鍛坯，裝爐后爐膛溫度控制在750～800℃，保溫時間充足，隨爐冷或出爐空冷，硬度在150～220HBW之間。

⑶單件重量大于300kg，并且數量多，需要用到整個空爐放置鍛坯，由于爐膛溫度降溫快，鍛坯需要加熱到850～890℃，保溫時間約3h，然后以25℃/h的速度降溫，降溫至550℃左右出爐空冷，硬度一般在150～180HBW之間。

結束語

利用鍛坯鍛后余熱和爐膛余熱進行軟化熱處理的方法，首先通過控制鍛坯在鍛造過程中最后一火的鍛造變形量和終止鍛造的溫度，使鍛件的終止鍛造溫度高出該鋼種材料的終鍛溫度20～30℃，然后以適當的鍛后冷卻方式保溫，再送入熱處理爐均溫至鍛件內外溫度相同，然后保溫或加熱一定時間，出爐后冷卻至室溫。在410不銹鋼軟化處理過程中，我們也應當注意以下5方面。

⑴根據生產特點，當班生產結束后，當班進行軟化處理。嚴格控制生產節(jié)拍，操作中應盡可能縮短終鍛至軟化處理之間的停留時間。

⑵軟化處理過程中一爐品種盡量單一，若同爐進行軟化處理的鍛坯重量和結構相差比較懸殊，應注意在爐膛內的擺放位置。

⑶410不銹鋼軟化工藝的制定與鍛坯進爐溫度、進料爐膛溫度、裝爐數量、鍛坯結構、裝爐后爐膛穩(wěn)定溫度等因素有關。

⑷410不銹鋼鍛造結束后的軟化處理要控制鍛坯進爐溫度，做好鍛造和軟化處理的工序銜接，即鍛坯終鍛溫度及鍛后冷卻溫度的銜接，終鍛溫度一般控制在950～1000℃之間，我們在實際生產中，410不銹鋼鍛后冷卻作為一種過渡工序，其冷卻方法為放在保溫坑中堆冷。軟化處理進爐前鍛坯溫度一般在600～700℃之間。

⑸根據外界溫度對鍛坯出爐溫度進行控制，一般在夏天出爐溫度在600℃左右，冬天出爐溫度在500℃左右，小型鍛件和薄壁鍛件最好隨爐冷卻。