熱鍛是在一定的溫度范圍內進行的。鋼的鍛造溫度范圍是指開始鍛造溫度(始鍛溫度)與結束鍛造溫度(終鍛溫度)之間的一段溫度區間。
熱鍛確定鍛造溫度范圍的基本原則是:保證鋼有較高的塑性,較低的變形抗力,得到高質量鍛件,同時鍛造溫度范圍盡可能寬廣些,以便減少加熱火次,提高鍛造生產率。
確定鍛造溫度范圍的基本方法是:以鋼的平衡圖為基礎,再參考鋼的塑性圖、抗力圖和再結晶圖,由塑性、質量和變形抗力三方面加以綜合分析,從而定出始鍛溫度和終鍛溫度。
一般,碳鋼的鍛造溫度范圍根據鐵一碳平衡圖便可直接確定。對于多數合金結構鋼的鍛造溫度范圍,可以參照含碳量相同的碳鋼來考慮。但對塑性較低的高合金鋼,以及不發生相變的鋼種(如奧氏體鋼,純鐵體鋼),則必需通過試驗,才能得出合理的鍛造溫度范圍。
溫度的確定
熱鍛確定鋼的始鍛溫度,首先必須保證鋼無過燒現象。因此對碳鋼來講,始鍛溫度應低于鐵-碳平衡圖的始熔線150~250℃,見圖9-5所示。此外,還應考慮到毛坯組織、鍛造方式和變形工藝等因素。
終鍛溫度
熱鍛在確定終鍛溫度時,既要保證鋼在終鍛前具有足夠的塑性,又要使鍛件能夠獲得良好的組織性能。因此,鋼的終鍛溫度應高于再結晶溫度,以保證鍛后再結晶完全,使鍛件得到細晶粒組織。
就碳鋼而言,終鍛溫度不能低于鐵一碳平衡圖的A1線。否則,塑性顯著降低,變形抗力增大,加工硬化現象嚴重,容易產生鍛造裂紋。
對于亞共析鋼,終鍛溫度應在A3線以上15~50℃,因位于單相奧氏體區。組織均一而塑性良好。但是對低碳鋼(含碳量小于0.3%),終鍛溫度可以降到A3線以下,雖然處于(γ+α)雙相區,仍具有足夠的塑性,變形抗力也不太高,并且還擴大了鍛造溫度范圍。
對于過共析鋼,終鍛溫度應在Acm線以下,A1線以上50~100℃。這是因為,若終鍛溫度選在Acm線以上,則會在鍛后的冷卻過程中,沿著晶界析出二次網狀滲碳體,將使鍛件的力學性能大為降低。如在Acm線與A1線之間鍛造,由于塑性變形的機械破碎作用,可使析出的二次滲碳體呈彌散狀。
還須指出,鋼的終鍛溫度與鋼的組織、鍛造工序和后續工序等也有關。對于無相變的鋼種,由于不能用熱處理方法細化晶粒,只有依靠鍛造來控制晶粒度。為了使鍛件獲得細小晶粒,這類鋼的終鍛溫度一般偏低。當鍛后立即進行鍛件余熱熱處理時,終鍛溫度應滿足余熱熱處理的要求。如鍛件的材質為低碳鋼,終鍛溫度則稍高于A。線。