不锈钢锻件生产技术进步对国民经济的发展具有重要的意义,而且其技术水平、生产能力、经济技术指标往往成为衡量一个国家工业发展水平的重要标志之一。
不锈钢锻件锻造,不仅要得到一定形状和尺寸,更重要的是通过锻造改善钢锭的铸态组织,提高不锈钢锻件的力学性能。
1.锻造对钢锭组织和缺陷的改善:
钢锭通过锻造产生的大变形,可使钢锭内部组织及缺陷得以改善的三个方面是:改变铸态组织使晶粒细化、降低偏析程度和焊合内部空洞类缺陷。以下分别进行介绍:
(1)改变铸态组织,细化晶粒:
钢锭在锻造过程中,当变形程度达到某个值时,其铸态组织和树枝状晶被破碎,经过随后的再结晶形成新的等轴细晶组织。但不锈钢锻件***终晶粒的大小与变形时的温度和变形程度有关。如果终锻时温度很高,则晶粒有长大的趋势;如果变形量落在临界变形程度附近,则不锈钢锻件晶粒异常粗大。
(2)降低偏析程度,改变夹杂物分布:
钢锭中的微观偏析,当随钢锭加热到高温时,由于原子间的扩散作用显著,加热时间延长,枝晶偏析和晶间偏析都得到不同程度的降低,通过锻造变形击碎枝晶和其后的再结晶作用,微观偏析可基本得到消除。钢锭中的宏观偏析、V偏析、A偏析、过渡偏析等,也随锻造变形过程中的再结晶得到改善,尤其是在锻比较大时,这些偏析的程度也大大降低。在宏观偏析区域内聚集的较大夹杂物,如碳化物、氧化物、硫化物等,在变形中被破碎,再加上高温扩散和相互溶解的作用,使之较均匀地分散在金属基体内,因而改善了钢锭组织,提高了不锈钢锻件的使用性能。这对含有大量碳化物的钢种,如高速钢、高碳钢等,有着重要意义。因此,当锻造这类钢锭时,必须反复进行大锻比的变形,如十字镦拔、反复镦粗和拔长等,可以很好地改善碳化物及其他夹杂物的分布。
(3)锻合空洞类缺陷:
钢锭中空洞类缺陷有:疏松、缩孔、微裂纹和微孔隙等。如果这些空洞类缺陷的内表面未被氧化,通过锻造可将这些空洞类缺陷逐步缩小到完全焊合。锻合钢锭内部空洞类缺陷的基本条件是:空洞表面未被氧化,不存在非金属夹杂,锻造温度足够高,处于较大的三向压应力状态,且要求一定的变形程度或局部锻造比。
2.锻造对不锈钢锻件力学性能的影响:
钢锭通过锻造,将会引起不锈钢锻件性能发生变化。而锻造比大小对不锈钢锻件力学性能的影响***大。为使不锈钢锻件获得较高力学性能,锻造应达到一定的锻比,一般不锈钢锻件的锻比在2-6的范围内。
此外,锻造还能提高不锈钢锻件的疲劳性能。钢锭通过锻造,由于可以提高组织致密性和均匀性,宏观和微观缺陷得到改善和消除,无疑有利于减少应力集中源,从而可使不锈钢锻件的抗疲劳性能提高。
因此,在锻造时控制不锈钢锻件的锻比,也是提高钢的疲劳极限的重要途径之一。