不銹鋼鍛軋(forgingandrollingofstainlesssteel)

將不銹鋼鋼錠加熱后經鍛壓開坯并軋制成材的工藝過程。不銹鋼是指在一般腐蝕介質中具有抗蝕能力的鋼，其中一部分不銹鋼還對某些強烈腐蝕介質具有抗蝕能力，這部分鋼又叫耐酸鋼。經過鍛壓和軋制，生產出的各種規格的不銹鋼鍛件、板、帶、管、型材和絲，廣泛應用于化工、石油和航空等工業部門

不銹鋼分類及化學成分按照組織特點不銹鋼一般分為5大類：

(1)馬氏體不銹鋼。含有12％～18％Cr和0.1％～0.4％C，可水淬成馬氏體(如3Crl3，4Crl3，Crl8等)以及半馬氏體(含有鐵素體，如1crl3，2Crl3等)

(2)鐵素體不銹鋼。含有17％～30％Cr及微量的碳，組織基本上為鐵素體，在加熱或冷卻時都沒有α⇔γ轉變，如Cr25，Cr28，0Crl7Ti，Cr25Ti等。

(3)奧氏體不銹鋼。含有12％～30％Cr，6％～12％Ni以及Mn等，碳含量≤0.2％，組織基本為奧氏體，如0Cr18Ni9，1Crl8Ni9，1Crl8Ni9Ti，00Crl8NilO，1Crl8Mn8Ni5N等。

(4)奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼。具有奧氏體加鐵素體雙相組織。如Cr21Ni5Ti，00Cr18Ni5Mo3Si2等。

(5)沉淀硬化不銹鋼。經過適當熱處理可產生馬氏體相變并在馬氏體基體上析出強化相而產生沉淀硬化，這種鋼屬于高強度和超高強度不銹鋼。如17-7pH，AFC-77等。

不銹鋼的加工特點

塑性馬氏體不銹鋼在高溫下(一定溫度范圍內)為單一奧氏體組織，塑性好。當存在雙相組織時，加工性能有所降低。馬氏體不銹鋼的組織對碳的含量很敏感。含碳較高的3Crl3和4Crl3鋼，加熱溫度在1130～1160℃時，基本上不存在雙相組織。含碳較低的0Crl3、1Crl3和2Crl3鋼在高溫下則呈雙相組織。當它們的含碳量由0.10％增至0.16％時，鋼中Ⅱ相數量由70％降至20％。另外在加熱溫度超過1100～1150℃以后，鋼中α相的數量也隨著溫度增加而較多地增加。當馬氏體鋼中α相少于γ相數量時，再增加α相將導致鋼的塑性下降。當α相多于γ相數量時，α相進一步增加將使鋼的塑性增大。

鐵素體不銹鋼為單相組織，沒有臨界轉變點，加熱時間長和溫度高時晶粒長大嚴重，導致鋼的塑性顯著下降。當溫度越過600℃時，晶粒開始迅速增長。因此，加熱溫度不能過高，一般取1000～1060℃。在這個溫度范圍內，鐵素體不銹鋼具有較好的加工性能。

奧氏體鐵素體雙相不銹鋼中(如多余γ相，或多余α相)，由于鐵素體和奧氏體具有不同的變形抗力，鐵素體的流動極限小于奧氏體，而且鐵素體和奧氏體變形情況也不相同，再加上再結晶速度不同，奧氏體加工硬化要快于鐵素體。這樣兩相在一起變形時，必然產生很大的不均勻性，導致很大的內應力，當它超過金屬強度時會引起金屬破壞。因此，對奧氏體鐵素體雙相鋼要控制α相，對鐵素體一奧氏體雙相鋼要控制γ相，一般要求殘余α相或γ相不超過20％。

在所有各類不銹鋼中，沉淀硬化不銹鋼在熱加工溫度下的塑性最差，熱加工溫度范圍很窄，只有170℃。

變形抗力不銹鋼變形抗力比碳鋼高得多，一般比低碳鋼大60％，在1000℃和大于6％的任何變形程度下，鍛造0Crl8Ni9不銹鋼所需的壓力至少是20鋼的2倍，比合金結構鋼大60％。因此，所需設備能力比鍛軋普通鋼材約大三分之一。

對應力的敏感性鐵素體鋼具有低溫脆性，軋后晶粒組織越粗大，脆性越嚴重。有些鋼如Cr25和Cr25Ti，由于存在著δ相可能引起低溫脆性，給冷加工帶來困難。

馬氏體不銹鋼對應力敏感性較大，如對冷卻速度比較敏感，這種鋼熱加工后不能快冷，一般都采用緩冷或堆冷。

奧氏體不銹鋼對應力敏感性較小。

導熱性不銹鋼的導熱性一般都較低，特別在低溫時，其熱導率只有20鋼的三分之一。隨著溫度升高導熱率增加。線膨脹系數比碳鋼大，因而不銹鋼的冷熱尺寸變化顯著。加熱時應采用低溫(<850℃)慢速加熱和高溫快速加熱。

粘結傾向鐵素體、鐵素體一奧氏體和奧氏體不銹鋼容易粘結模具和軋輥，要合理使用潤滑劑和冷卻水。

寬展各種不銹鋼的寬展都較大：馬氏體不銹鋼為低碳鋼的130％，奧氏體不銹鋼為低碳鋼的135％～150％，鐵素體不銹鋼為低碳鋼的155％～160％。

不銹鋼的鍛軋工藝工藝流程是：坯料準備一加熱一鍛造或軋制一精整。

坯料準備鋼錠或鋼坯表面缺陷必須經過清理完全消除，可以采用刨削、銑切、研磨和火焰清理等方法。火焰清理效率高，但要用特種熔劑

加熱各類不銹鋼鍛軋加熱溫度各不相同。

鐵素體不銹鋼由于具有明顯的晶粒長大傾向，加熱時的脆性增加，塑性下降，加熱溫度要低于1100℃。毛坯最后一火的加熱溫度還要降低，以便得到細小晶粒。加熱方法是緩慢加熱至850℃，以后快速加熱到高溫。

奧氏體不銹鋼加熱時不發生相變，加熱溫度僅受過熱限制。加熱溫度在1150～1200¨C。

馬氏體不銹鋼的加熱溫度受鐵素體形成溫度限制，加熱溫度不超過1180℃。

奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼的塑性差，加熱溫度為110()～1175℃。

沉淀硬化不銹鋼塑性差，加熱溫度低于1150℃。

鍛造與軋制在安排變形量和孔型設計中要考慮到不銹鋼變形抗力大和寬展大的特性。

鐵素體不銹鋼的鍛軋開始溫度1100℃，終了溫度由于沒有相變，由再結晶溫度來決定，可以低至700℃，一般采用720～800℃。

奧氏體不銹鋼的鍛軋開始溫度1200℃，終了溫度受碳化物析出的敏感溫度(480～820℃)的限制，一般采用850～900℃。

馬氏體不銹鋼的鍛軋開始溫度不超過1180℃，終了溫度受同素異晶轉變溫度限制(約800℃)，一般采用900～925℃。t奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼的鍛軋開始溫度1100～1150℃，終了溫度為950℃。

沉淀硬化不銹鋼的鍛軋開始溫度1150℃，終了溫度為980℃，低于980℃必須回爐加熱。

精整鍛軋后的熱剪切一般在不低于800℃溫度下進行，沉淀硬化不銹鋼不低于900℃。馬氏體不銹鋼對冷卻速度特別敏感，空冷出現馬氏體，內應力很大，容易產生裂紋。一般在200℃左右的爐渣中或石棉保溫箱中冷卻，或者在600℃爐中保溫并隨爐冷卻。熱加工后要及時退火，消除內應力。退火溫度為750～800℃，保溫1～3h，緩冷至600℃后空冷。奧氏體和鐵素體不銹鋼因無相變，鍛軋后可正常空冷。但鐵素體不銹鋼有475℃脆性區，應快冷，冷后加熱到750～800℃進行再結晶退火，消除內應力。大型鍛件和軋材還要經無損探傷檢查合格后交貨。

鍛造和軋制產品典型缺陷及防止方法

奧氏體不銹鋼易出現過熱裂紋，由加熱溫度偏高而引起，應嚴格控制加熱溫度。加熱中還會出現增碳，使晶間抗腐能力下降。為此加熱時應采用氧化性爐氣氣氛，不要與含碳物質接觸。

鐵素體不銹鋼易出現晶粒粗大，韌性偏低?？刂棋戃埥K了溫度不高于800℃，變形量不小于20％。鐵素體不銹鋼還會出現475℃脆性，使韌性、塑性嚴重下降。為此將鋼重新加熱到高溫并迅速冷過475℃溫度，可使粗晶細化。

馬氏體不銹鋼易出現冷卻裂紋，呈網狀龜裂。鍛軋后應放在200℃砂坑或爐渣中緩冷。馬氏體不銹鋼還會出現脫碳，使硬度降低。應縮短加熱時間，在保持中性或微氧化性爐氣氣氛中加熱。

奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼易出現裂紋，主要是鍛軋開始溫度過高或終了溫度偏低。應嚴格按規定溫度進行。