大型鍛件鍛后熱處理顧名思義就是鍛造成形后，隨即進行的熱處理稱之為鍛后熱處理。大型鍛件鍛后熱處理的目的主要是為了去應(yīng)力，重結(jié)晶細化晶粒，同時去氫。

一.鍛后熱處理的目的

鍛后熱處理,又稱為第一熱處理或預(yù)備熱處理,通常是緊接在鍛造過程完成之后進行的,有正火、回火、退火、球化、固溶等幾種形式。其主要目的是:

1.消除鍛造應(yīng)力,降低鍛件的表面硬度,提高切削加工性能和防止變形。

2.對于不再進行調(diào)質(zhì)處理的工件,應(yīng)使鍛件達到技術(shù)條件所要求的各種性能指標,如強度、硬度、韌性等。這類工件大多屬于碳鋼或低合金鋼。

3.調(diào)整與改善大型鍛件在鍛造過程中所形成的過熱與粗大組織,減少其內(nèi)部化學(xué)成分與金相組織的不均勻性,細化晶粒。

4.提高鍛件的超聲波探傷性能,消除草狀波,使鍛件中其它內(nèi)部缺陷能夠清晰地顯示出來,以利于準確判別和相應(yīng)地處理。

5.對于含氫量高的鋼種延長回火時間,以避免產(chǎn)生白點或氫脆開裂的危險。

對于絕大多數(shù)大型鍛件來說,防止白點是鍛后熱處理的首要任務(wù),必須完成。

二.正火

正火主要目的是細化晶粒。將鍛件加熱到相變溫度以上,形成單一奧氏體組織,經(jīng)過一段均溫時間穩(wěn)定后,再出爐空冷。

正火時的加熱速度為:在700℃以下應(yīng)緩慢,以減少鍛件中的內(nèi)外溫差和瞬時應(yīng)力,最好在650~700℃之間加一個等溫臺階;在700℃以上,尤其在Ac1(相變點)以上,應(yīng)提高大型鍛件的加熱速度,爭取獲得更好一些的晶粒細化效果。

正火的溫度范圍通常在760~950℃之間,根據(jù)成分含量不同的相變點不同而定。通常,碳與合金含量越低,正火溫度越高,反之則越低。有些特殊鋼種可達1000~1150℃范圍。但不銹鋼及有色金屬的組織轉(zhuǎn)變卻是靠固溶處理來實現(xiàn)的。

三.回火

回火的主要目的是擴氫。并且還可以穩(wěn)定相變后的組織結(jié)構(gòu),消除組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力及降低硬度,使鍛件易于加工并不產(chǎn)生變形。

回火的溫度范圍有三種,即高溫回火(500~660℃)、中溫回火(350~490℃)和低溫回火(150~250℃)。常見的大鍛件生產(chǎn)都采用高溫回火方式。

回火一般緊跟在正火之后進行,當正火鍛件空冷至220~300℃左右時,重新入爐加熱、均溫、保溫,然后隨爐冷至鍛件表面250~350℃以下出爐即可。

回火后的冷卻速度應(yīng)足夠緩慢,以防在冷卻過程中因瞬時應(yīng)力過大而產(chǎn)生白點,并盡量減少鍛件中的殘余應(yīng)力。通常將冷卻過程分為兩個階段:在400℃以上,因鋼處于塑性較好、脆性較低的溫度范圍,冷速可稍快一點;在400℃以下,因鋼已進入冷硬和脆性較大的溫度范圍,為了避免開裂和減少瞬時應(yīng)力,應(yīng)采取更為緩慢的冷卻速度。

對于白點和氫脆較敏感的鋼,需要根據(jù)氫當量和鍛件有效截面尺寸大小,確定延長回火時間擴氫,以便將鋼中的氫擴散溢出,使其降低到安全的數(shù)值范圍。