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)于奧氏體不銹鋼來說，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型和鍛造工藝特點(diǎn)。

18-8型奧氏體不銹鋼常被用來制作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，始鍛溫度不宜過高，過高有形成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，其硬度并沒有明顯的增加。在鍛造過程中，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，因此不能通過熱處理來強(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高，均應(yīng)低于1200℃，特別是毛坯最后一火的加熱最好不超過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。在鍛造過程中要特別注意不要超過這個(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。不過可以通過調(diào)整鍛造溫度和工藝方法加以消除。如果加硫，就不可能消除這類開裂，從這個(gè)角度來說，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快導(dǎo)致過熱。鍛件在加熱過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特殊要求。這類鋼在鍛造后容易產(chǎn)生開裂現(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（20Crl3、40Crl3、14Crl7N12等）不銹鋼在加熱、冷卻過程中，其組織發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。對(duì)于這一類鋼，最后—火的變形量無特殊要求。

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快導(dǎo)致過熱。鍛件的表面脫碳會(huì)使鐵素體形成過多，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。