锻件组织对最终热处理后的组织和性能的影响

奥氏体和铁素体耐热不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金等在加热和冷却过程中,没有同素异构转变的材料,以及一些铜合金和钛合金等,在锻造过程中产生的组织缺陷用热处理的办法不能改善。 在加热和冷却过程中有同素异构转变的材料,如结构钢和马氏体不锈钢等,由于锻造工艺不当引起的某些组织缺陷或原材料遗留的某些缺陷,对热处理后的锻件质量有很大影响。现举例说明如下: 1)有些锻件的组织缺陷,在锻后热处理时可以得到改善,锻件最终热处理后仍可获得满意的组织和性能。例如,在一般过热的结构钢锻件中的粗晶和魏氏组织,过共析钢和轴承钢由于冷却不当引起的轻微的网状碳化物等。 2)有些锻件的组织缺陷,用正常的热处理较难消除,需用高温正火、反复正火、低温分解、高温扩散退火等措施才能得到改善。例如,低倍粗晶、9Cr18不锈钢的孪晶碳化物等。 3)有些锻件的组织缺陷,用一般热处理工艺不能消除,结果使最终热处理后的锻件性能下降,甚至不合格。例如,严重的石状断口和棱面断口、过烧、不锈钢中的铁素体带、莱氏体高合金工具钢中的碳化物网和带等。 4)有些锻件的组织缺陷,在最终热处理时将会进一步发展,甚至引起开裂。例如,合金结构钢锻件中的粗晶组织,如果锻后热处理时未得到改善,在碳、氮共渗和淬火后常引起马氏体针粗大和性能不合格;高速钢中的粗大带状碳化物,淬火时常引起开裂。 不同成形方法,由于其受力情况不同,应力应变特点不一样,因而可能产生的主要缺陷也是不一样的。例如,坯料镦粗时的主要缺陷是侧表面产生纵向或45°方向的裂纹,锭料镦粗后上、下端常残留铸态组织等;矩形截面坯料拔长时的主要缺陷是表面的横向裂纹和角裂,内部的对角线裂纹和横向裂纹;开式模锻时的主要缺陷则是充不满、折叠和错移等。 不同种类的材料,由于其成分、组织不同,在加热、锻造和冷却过程中,其组织变化和力学行为也不同,因而锻造工艺不当时,可能产生的缺陷也有其特殊性。例如,莱氏体高合金工具钢锻件的缺陷主要是碳化物颗粒粗大、分布不均匀和裂纹,高温合金锻件的缺陷主要是粗晶和裂纹;奥氏体不锈钢锻件的缺陷主要是晶间贫铬,抗晶间腐蚀能力下降,铁素体带状组织和裂纹等;铝合金锻件的缺陷主要是粗晶、折叠、涡流、穿流等。