由于“特種合金”與普通碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼相比具有許多不同的特殊物理和化學性質(zhì)、組織、性能以及加工制造方法的特點,絕大多數(shù)特種合金都是合金化程度高、成分復雜,鍛造工藝性差,鍛造溫度范圍窄,因此,每種特種合金鍛件的生產(chǎn)技術(shù)都有其固有的特點或難點。
特種合金的最鍛造特點
1.塑性低
多數(shù)特種合金的共同特點是:合金化程度高,鑄錠和鍛材宏觀偏析嚴重,塑性低,設備一次行程允許的變形程度只有普通鋼的50%或更低,鍛造過程中容易開裂,變形湛溫度、變形程度和變形速度需要嚴格控制,以及盡量避免在拉應力狀態(tài)下變形。
2.變形抗力高、流動性差
特種合金的變形抗力往往為普通鋼的3倍以上,且流動性差、難于充滿模膛;與一舨合金結(jié)構(gòu)鋼同樣幾何尺寸的鍛件相比,需要選擇能量或載荷更大的設備進行鍛造。
3.鍛造溫度范圍窄
由于特種合金的初熔溫度低,且再結(jié)晶溫度高,因此鍛造溫度范圍窄(為碳鋼的1/3?1/2), 所以需要增加鍛造火次和將工夾模具預熱至更高的溫度,并要求熟練的高級工人進行鍛造。
4.對應變速率敏感
特種合金對應變速率敏感,允許應變速率比普通鋼低1個?2個數(shù)量級,所以需要選擇工作速度平穩(wěn)和速度較低的鍛造設備(如液壓機)進行鍛造,使設備的選擇余地減小。
5.對應力狀態(tài)敏感
有些特種合金對應力狀態(tài)敏感。為防止鍛裂,需要在擠壓和封閉模鍛等的壓應力狀態(tài)下進行鍛造。
6.表面容易形成合金元素貧化層和脆化層或吸收有害氣體
特種合金的合金化程度高,因而在加熱過程中表面容易造成合金元素貧化,從而和爐氣化合形成脆性化合物,降低鍛件表面的塑性和性能;有些合金還容易吸收有害氣體造成表面污染層,因而需要采用保護氣氛加熱爐進行加熱,或者在毛坯表面涂覆防護潤滑劑。
7.不能采用熱處理調(diào)整鍛件晶粒度
許多特種合金為單相組織,亦即從鍛造溫度到室溫不發(fā)生相變,所以不能采用熱處理方法調(diào)整鍛件晶粒度,只能依靠鍛造工藝保證。當鍛件出現(xiàn)粗晶或混合晶粒組織時,往往只能降級使用或報廢。
8.對加熱和鍛造溫度要求嚴格
特種合金的鍛造溫度范圍窄,對加熱和鍛造溫度敏感,所以需要在能夠準確控制溫度的加熱爐內(nèi)進行加熱。在鍛造過程中應避免劇烈變形,以免溫升過高而影響鍛件組織和性能.同時,還需要嚴格控制終鍛溫度,并盡量減少模具對鍛件的激冷作用。
9.再結(jié)晶溫度高、速度慢
特種合金的再結(jié)晶溫度比較髙,因此在鍛造過程中容易產(chǎn)生再結(jié)晶晶粒與加工硬化晶?;旌系摹⒃俳Y(jié)晶不充分的、晶粒不均勻組織,因此需要提高終鍛溫度。
由于特種合金的再結(jié)晶速度慢,同樣容易造成再結(jié)晶晶粒與加工硬化晶?;旌系牟痪鶆蚓Я=M織,需要降低鍛造速度。
10.臨界變形程度范圍寬
為使鍛件獲得均勻的晶粒組織,特種合金鍛造時,需要避開較寬的臨界變形區(qū)域,以免形成局部的粗大和不均勻的晶粒組織。
11.冷作硬化傾向明顯
特種合金的冷作硬化傾向十分明顯,所以除了需要提高終鍛溫度外,還需要選擇工作平穩(wěn)、速度較低和能量(或載荷)更大的鍛造設備進行鍛造。
12.熱導率低
有一些特種合金的熱導率較低,所以需要放慢加熱速度和延長保溫時間。模鍛時毛坯表面和模具表面接觸,十分容易產(chǎn)生激冷現(xiàn)象。