1、奧氏體不銹鋼鍛造

奧氏體不銹鋼的鍛造要比普通鋼更困難，但很少產(chǎn)生表面缺陷。大部分奧氏體不銹鋼在927℃以上較寬的溫度范圍內(nèi)都可進(jìn)行鍛造加工。因?yàn)閵W氏體不銹鋼在高溫區(qū)間沒(méi)有相轉(zhuǎn)變，鍛造溫度要馬氏體不銹鋼高，但高鉻或低碳不銹鋼沒(méi)有上述性質(zhì)，因?yàn)楦咩t或低碳不銹鋼在高于1093℃時(shí)，根據(jù)成分的不同會(huì)產(chǎn)生不同含量的鐵素體，鐵素體對(duì)可鍛性是有害的。

對(duì)于奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，控制終鍛也同樣重要。穩(wěn)定型和超低碳不銹鋼除外，幾乎所有的奧氏體不銹鋼終鍛溫度都應(yīng)控制在敏感溫度區(qū)以上，并且在871℃以下快速冷卻。這是由于奧氏體不銹鋼在低溫時(shí)，很容易形成熱裂紋和相。

對(duì)敏化處理不敏化的穩(wěn)定型或超低碳鋼，在低于鍛造溫度較多的溫度下進(jìn)行鍛造，小的壓下量有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變硬化。應(yīng)變硬化溫度通常發(fā)生在538?649℃，當(dāng)硬度要求非常低時(shí)，鍛造后要進(jìn)行固溶退火。

硫或硒在奧氏體不銹鋼中可以起到提高機(jī)械性能的作用。硒的有害的板條狀組織存在的可能性較小。加鈦的06Crl8NillTi(321)型鋼也有偏析板條狀組織，在鍛造時(shí)，易導(dǎo)致表面開(kāi)裂，加鈷穩(wěn)定的347鋼，不易產(chǎn)生板條偏析，是一種適用于鍛造的穩(wěn)定鋼種。

在加熱奧氏體鋼時(shí)，爐中的氣氛應(yīng)是微氧化性；脫碳性氣氛和過(guò)氧化性氣氛，都會(huì)產(chǎn)生有害的夾雜或貧鉻現(xiàn)象，從而降低鋼的抗腐蝕能力。貧鉻現(xiàn)象在16Cr23Nil3(309)和20Cr25Ni20(310)型鋼中尤為嚴(yán)重。

(1)鍛造工藝特點(diǎn)

下面介紹常用不銹鋼的類(lèi)型和鍛造工藝特點(diǎn)。

18-8型奧氏體不銹鋼常被用來(lái)制作610℃以下長(zhǎng)期工作的鍋爐和汽輪機(jī)零件，以及化工生產(chǎn)中的多種零件，其鍛造工藝特點(diǎn)是：

①18-8型奧氏體不銹鋼在煤爐內(nèi)加熱時(shí)表面易滲碳，所以加熱時(shí)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。

②奧氏體鋼在低溫時(shí)導(dǎo)熱性差應(yīng)緩慢加熱，始鍛溫度不宜過(guò)高，過(guò)高有形成S-相的傾向，同時(shí)晶粒亦急劇長(zhǎng)大，一般選取1150?1180℃。

③坯料的表面缺陷在鍛造加熱前必須清除，以防止鍛造時(shí)繼續(xù)擴(kuò)大，造成不銹鋼鍛件報(bào)廢。

④終鍛溫度不能太低，同時(shí)在700?900℃緩冷會(huì)析出，繼續(xù)鍛打?qū)?huì)產(chǎn)生裂紋。

⑤鍛后采用空冷，而且還必須進(jìn)行固溶處理。

(2)鍛造溫度范圍

奧氏體不銹鋼的始鍛溫度：一般不超過(guò)1200℃；終鍛溫度：一般取825?850℃。終鍛溫度主要受碳化物析出敏感溫度（480?820℃)的限制，一旦若終鍛溫度處于此溫度范圍內(nèi)，就會(huì)由于碳化物析出，而增加了變形抗力，降低了塑性，從而導(dǎo)致鍛造開(kāi)裂。

2、鐵素體不銹鋼鍛造

純鉻鐵素體不銹鋼在淬火后，其硬度并沒(méi)有明顯的增加。在鍛造過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，溫度和形變量的不同，其加工硬化的程度也不同。該鋼種鍛造后對(duì)冷卻溫度的要求不嚴(yán)格。

鐵素體不銹鋼的可鍛溫度范圍很大，但在較高溫度下由于晶粒長(zhǎng)大和組織脆弱，其范圍受到一定程度的限制。對(duì)于06O13A1(405)型鋼必須嚴(yán)格控制終鍛溫度。在06Crl3AK405)鋼中少量奧氏體存在導(dǎo)致晶粒邊界脆弱，應(yīng)特別注意。一般的鐵素體鋼都要在低于704℃的溫度進(jìn)行鍛造。對(duì)于16Cr25N(446)型鋼，當(dāng)總壓下量為10%時(shí)溫度必須低于871℃，這樣才能使晶粒細(xì)化，使鋼在室溫下具有韌性。鐵素體不銹鋼在鍛造后最好進(jìn)行退火。

鐵素體不銹鋼的鍛造性能較好。與奧氏體不銹鋼相比，鐵素體鋼的再結(jié)晶速度較高、再結(jié)晶溫度較低，因此在塑性變形過(guò)程中晶粒長(zhǎng)大的傾向較大；鍛造的上限溫度應(yīng)嚴(yán)格限制，一般鐵素體不銹鋼的始鍛溫度為1040?1120℃。為了獲得細(xì)晶粒組織和防止脆性，應(yīng)恰當(dāng)?shù)乜刂谱冃瘟亢徒K鍛溫度，細(xì)化晶粒所必需的最小變形量隨溫度而定，700℃時(shí)約為5%，800?900℃時(shí)約為10%?15%，最后一次鍛打的壓縮量不應(yīng)低于12%?20%，而終鍛溫度不高于800℃。為了避免因溫度過(guò)低而產(chǎn)生冷作硬化，終鍛溫度不應(yīng)低于705℃。某廠制定的鍛造工藝的終鍛溫度為705?790℃。

由于鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱性差，當(dāng)表面缺陷用砂輪清理時(shí)，局部過(guò)熱可以引起裂紋，需要用風(fēng)鏟清理或剝皮的方法去除表面缺陷。

鐵素體不銹鋼在一定溫度范圍內(nèi)加熱和冷卻時(shí)不會(huì)發(fā)生相變，因此不能通過(guò)熱處理來(lái)強(qiáng)化。其熱處理的目的，一是為了消除冷變形加工和焊接時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，改善加工性能；其次是通過(guò)熱處理消除鑄件在凝固時(shí)所產(chǎn)生的偏析，獲得單一的、均勻化的鐵素體組織，以及消除在焊接過(guò)程中所形成的相變產(chǎn)物和475℃脆性。

(1)鍛造工藝特點(diǎn)

①鐵素體不銹鋼的再結(jié)晶溫度較低而速度較快，因此在塑性變形過(guò)程中晶粒長(zhǎng)大的傾向較大。鐵素體不銹鋼在950X：以上晶粒長(zhǎng)大較快。

②鐵素體不銹鋼鍛造性能受晶粒長(zhǎng)大和組織弱化的限制。例如，對(duì)于美國(guó)405鋼（類(lèi)似06Crl3Al)，少量奧氏體的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致晶界的弱化，因此終鍛溫度要嚴(yán)格控制。

③為了得到細(xì)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(guò)低產(chǎn)生冷作硬化，終鍛溫度不應(yīng)低于705℃。

(2)鍛造溫度范圍

①鐵素體不銹鋼的始鍛溫度不宜過(guò)高，均應(yīng)低于1200℃，特別是毛坯最后一火的加熱最好不超過(guò)1120℃；

②鐵素體不銹鋼的終鍛溫度在生產(chǎn)上常定為720?800℃，并不允許高于800℃；

③鐵素體的晶粒長(zhǎng)大傾向比奧氏體更大。

3、馬氏體不銹鋼鍛造

馬氏體不銹鋼具有較高的淬透性，即可空冷硬化。因此，冷鍛馬氏體鋼尤其是那些高碳鋼時(shí)，必須采取保護(hù)措施，防止開(kāi)裂現(xiàn)象的發(fā)生。通常應(yīng)將馬氏體鋼用絕熱材料覆蓋，或者在爐內(nèi)均勻降溫，使之緩慢冷卻到593℃。如果像冷卻鍛模那樣直接用水噴射冷卻鍛件，就會(huì)引起鍛裂現(xiàn)象。

一般情況下，馬氏體不銹鋼鍛件在鍛造后都要進(jìn)行回火，以降低鋼的硬度使其能夠進(jìn)行機(jī)械加工。機(jī)加工以后再洋火硬化，然后回火。

馬氏體不銹鋼的最高鍛造溫度要選在低于產(chǎn)生的溫度，否則很容易產(chǎn)生裂紋。通常在1093?1260℃的溫度形成。在鍛造過(guò)程中要特別注意不要超過(guò)這個(gè)溫度，并且要避免使金屬快速移動(dòng)而出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象。再則表面脫碳會(huì)促使鐵素體的形成，所以也要加以限制。

隨著鉻含量的增加，鐵素體的形成溫度會(huì)降低，而少量的鐵素體就會(huì)明顯地降低其可鍛性。當(dāng)鐵素體增加到15%以上，可鍛性又會(huì)逐漸增高，到結(jié)構(gòu)完全變成鐵素體為止。終鍛溫度要受同素異晶轉(zhuǎn)變的限制（異晶轉(zhuǎn)變?cè)?16℃左右開(kāi)始），而這種鋼通常在927℃停鍛，因?yàn)闇囟忍推涑尚途蜁?huì)困難。

在Y12Crl3(416)型鋼中加人硫或砸，可以提高其機(jī)械加工性能，但這些元素又能引起鍛造問(wèn)題，特別是當(dāng)它們形成表面板狀組織時(shí)，就很容易產(chǎn)生裂紋。不過(guò)可以通過(guò)調(diào)整鍛造溫度和工藝方法加以消除。如果加硫，就不可能消除這類(lèi)開(kāi)裂，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，加硒比較好。

馬氏體不銹鋼在鍛造加熱時(shí)要避免S-鐵素體的形成，因?yàn)殍F素體的出現(xiàn)，會(huì)使鍛件形成裂紋。要避免不銹鋼鍛件加熱過(guò)快導(dǎo)致過(guò)熱。鍛件在加熱過(guò)程中的脫碳主要是促使鐵素體形成，因此要將鍛件表面脫碳減少到最小程度。馬氏體不銹鋼最后一火的變形量無(wú)特殊要求。這類(lèi)鋼在鍛造后容易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象，其原因是鍛造后空冷時(shí)出現(xiàn)馬氏體和碳化物組織，內(nèi)應(yīng)力較大，因此鍛后冷卻時(shí)，必須緩慢進(jìn)行，一般在200℃的砂坑或爐渣中緩冷，取出砂坑后必須及時(shí)進(jìn)行等溫退火，防止發(fā)生開(kāi)裂。

馬氏體不銹鋼，特別是Crl3型馬氏體不銹鋼的價(jià)格低，故在腐蝕性較弱的介質(zhì)中（如水蒸氣）且又要求高的力學(xué)性能的條件下得到廣泛的應(yīng)用。12Crl3鋼為半馬氏體不銹鋼，鋼中除馬氏體組織外，還有鐵素體組織。

(1)鍛造工藝特點(diǎn)

①馬氏體類(lèi)（20Crl3、40Crl3、14Crl7N12等）不銹鋼在加熱、冷卻過(guò)程中，其組織發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。對(duì)于這一類(lèi)鋼，最后—火的變形量無(wú)特殊要求。

②馬氏體不銹鋼鍛造加熱時(shí)要避免8-鐵素體的形成，因?yàn)殍F素體的出現(xiàn)會(huì)使鍛件形成裂紋，要避免金屬加熱速度過(guò)快導(dǎo)致過(guò)熱。鍛件的表面脫碳會(huì)使鐵素體形成過(guò)多，因此要將表面脫碳減小到最小程度。

③馬氏體不銹鋼在鍛造后容易產(chǎn)生開(kāi)裂，這是因?yàn)殄懺旌罂绽鋾r(shí)會(huì)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(shí)進(jìn)行退火，防止發(fā)生斷裂。

各種不銹鋼的鍛造溫度，見(jiàn)表。

不銹鋼的鍛造溫度

(2)鍛造溫度范圍

馬氏體不銹鋼的始鍛溫度，受高溫鐵素體形成溫度和鐵素體態(tài)的影響，如鐵素體為帶狀時(shí)，則容易產(chǎn)生裂紋，如鐵素體為細(xì)小球狀時(shí)，塑性明顯提高（見(jiàn)表)。

馬氏體不銹鋼的始鍛溫度，一般為1150℃終鍛溫度隨含碳量不同而不同，含碳量髙時(shí)一般取925℃,含碳量低時(shí)一般取850℃均應(yīng)高于鋼的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度。

4、沉淀硬化不銹鋼

(1)鍛造工藝特點(diǎn)

半奧氏體沉淀硬比不銹鋼和馬氏體沉淀硬化不銹鋼都能通過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變與沉淀相結(jié)合的熱處理方法得到高硬度。這些鋼最難鍛造，如果不嚴(yán)格遵守溫度制度就會(huì)鍛裂。它們的鍛造溫度范圍很窄，如果鍛造溫度低于982℃，就必須二次加熱。在晶粒長(zhǎng)大和鐵素體生成時(shí)，這些鋼在任何一組鍛造溫度下，塑性很差（剛性較好），因此，如果要使得與其他類(lèi)型不銹鋼有同樣塑性變形，鍛造時(shí)就需要用較重的鍛錘和較多的沖擊次數(shù)。

在修整期間，鍛件必須保持足夠高的溫度，以防切邊裂紋產(chǎn)生。為了避免這些裂紋的產(chǎn)生，常在終鍛和修整操作之間對(duì)鍛件進(jìn)行輕度的二次加熱。另外，必須控制鍛件的冷卻，特別是馬氏體系列的不銹鋼，以防其開(kāi)裂。

下例給出了一個(gè)鍛造細(xì)長(zhǎng)鍛件的典型工藝，材料為17-4PH。

用396.6mm的短棒毛坯，鍛造長(zhǎng)1168.4mm的細(xì)長(zhǎng)鍛件。需要經(jīng)過(guò)6步操作工藝、兩個(gè)蒸汽錘的鍛造。第一步驟將其拉伸為65.5mm方坯；第二步驟再將其鍛造為50.8mm方坯；第三步驟將其鍛制為終鍛模的寬度；第四步驟將其旋轉(zhuǎn)90°并切頭；第五步驟預(yù)鍛；第六步驟完成鍛造。

由于這一類(lèi)型的鋼要在很窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造，因此在終 鍛以前需要進(jìn)行二次加熱。加熱溫度117℃，加熱時(shí)間：第一次lh，第二次1.5h。加熱氣氛為微氧化氣氛，潤(rùn)滑劑采用石墨油。

(2)鍛造溫度范圍

馬氏體沉淀硬化不銹鋼的始鍛溫度通常取1180℃，半奧氏體沉淀硬化不銹鋼的始鍛溫度，一般取1150℃。

因?yàn)槌恋碛不讳P鋼的塑性較差，終鍛溫度不宜過(guò)低，否則會(huì)產(chǎn)生鍛造裂紋。終鍛溫度應(yīng)不低于950℃，低于950℃時(shí)，應(yīng)回爐重新加熱。

幾種不銹鋼溫度對(duì)其強(qiáng)度的影響，如表所示。