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鍛件材料高合金鋼的加熱特點、鍛造溫度和鍛造性能

與碳鋼相比, 高合金鋼的加熱和鍛造溫度有以下特點:

1.導熱係數低, 需採用預熱

高合金鋼內含有大量合金元素, 它們破壞了鋼內部原子排列的規則性, 使熱傳導困難, 所以高合金鋼特別是含鉻及鎳較多的高合金鋼的導熱係數較碳鋼低得多。 例如45鋼與4Crl4Nil14W2Mo鋼的熱傳導能力對比情況。 在室溫時, 兩者的差距逐漸減小。 由於低溫下高合金鋼的導熱性差, 而且塑性也較低, 加熱速度高時, 由於溫度應力大易引起開裂(特別是大尺寸鋼錠), 所以, 加熱高合金鋼時需進行預熱。 冷錠裝爐時, 爐溫應較低, 且升溫不能太快。

對於鋼坯, 由於塑性較鋼錠高, 則可以放寬一些要求。

2.鍛造溫度範圍窄

由於高合金鋼的成分複雜, 當溫度高時, 在晶界處易出現低熔點物質, 而且對某些奧氏體鋼在高溫下會形成δ相, 對有些鐵素體鋼晶粒則有過分長大的危險。 因此, 高合金鋼的始鍛溫度一般不比碳鋼高, 但終鍛溫度卻比碳鋼高, 這是因為高合金鋼比碳鋼再結晶溫度高, 變形抗力高, 且塑性較低, 不允許終鍛溫度過低。

由上面分析可見, 高合金鋼鍛造溫度範圍必然較碳鋼的窄, 一般碳鋼的鍛造溫度範圍為350~400℃, 而有些合金鋼只有100~200℃。

與碳素結構鋼相比, 高合金鋼的鍛造性能有下列特點:

1.變形抗力大, 硬化傾向性大

高合金鋼在鍛造溫度下的變形抗力比碳鋼甚至普通合金結構鋼高好幾倍, 對於高溫合金竟高達5~8倍。 而且隨著變形程度的增加變形抗力也顯著增大, 即所謂硬化傾向性大。 另外, 高速變形(例如錘上鍛造)比低速變形(例如壓力機上鍛造)時的變形抗力要高得多。

2.塑性低

碳素結構鋼在鍛造溫度範圍內,

塑性相當高, 鐓粗所允許的變形量僅由設備能力限制, 而對於某些高合金鋼, 變形量過大就會產生裂紋。 例如某些耐熱鋼, 允許的鐓粗變形量為60%, 而有些高溫合金, 僅允許40%。

高合金鋼的上述兩個特點(抗力大, 塑性低)可以由其組織複雜、再結晶速度慢、再結晶溫度高來解釋。

對於不同牌號的高合金鋼, 由於其成分和使用要求不同, 在鍛造時(除了都要求不產生裂紋外)要重點解決的問題也不同。

例如, 對於高速鋼, 鍛造時要重點解決碳化物不均勻性問題以提高刀具的壽命;對於Cr12Mo等高鉻模具鋼, 除了與高速鋼有類似的要求外, 有時還要求一定的纖維方向;對於護環鋼主要是通過變形強化解決提高強度(在殘餘應力不超過許可值的條件下)的問題;對於奧氏體不銹鋼和耐熱鋼,

特別是高溫合金, 則要求避免出現粗大的晶粒;對於鐵素體鋼, 除了有類似的要求外, 還要避免在清理表面缺陷時產生裂紋。

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