锻钢余热控冷调质降本增效

热处理老马

4 c+ m% q2 w1 Z/ a) `( e( |锻轧钢余热控冷调质工艺简介
锻热淬火是工件或者毛坯经高温锻造后立即进行淬火作业的复合热加工工艺。它实际是在形变温度（一般在1050-1250℃）较高的高温形变淬火处理。
+ L* B1 P  w( I$ g. N锻热淬火可简化工件生产过程中的热加工工艺，节约能源，并具有提高钢材材料强韧性能等优点。与普通热处理相比较，钢材经锻热淬火后可使各项力学性能分别提高：硬度+10%、抗拉强度+3%~10%、伸长率+10%~40%、冲击韧性+20%~30%。此外经锻热淬火后，材料具有很高的回火抗力，强化效果可以达到600℃以上的温度。
锻热淬火的工艺参数，对强化效果有很大的影响，其中尤以锻造温度和锻造后淬火前的停留时间影响巨大，高温形变淬火过程中，形变后、淬火前的停留时间对钢材强化效果有一定影响，其效果因为钢材成分不同而异，一般规律是，碳钢或者低碳合金钢要求锻轧后立即淬火，对中合金钢允许有一定时间停留，对高合金钢需要长时间停留，从而达到最佳力学性能。
为了获得最佳强韧效果，锻造温度严格控制不能太高，避免工艺过程中奥氏体的聚集再结晶发生，锻造后淬火前的停留时间，是现场作业重要数据参数。经过数次实验说明，随着停留时间的延长，钢的硬度、强度和冲击韧性同时降低，锻造温度越高，这种下降趋势越明显，所以锻造后应立即淬火，如操作有困难，碳钢可以有3~5s的停留，合金钢时间可以适当延长。
% K' q. p' E; G  ^4 c# U& v) N此工艺适合模锻和自由端锻工件（自由锻工艺单独设定，主要取决于终锻温度以及温控），模锻严格控制工艺流程以及操作时间，终锻后淬火前工件余温基本保持一致，这样淬火工件性能稳定性也是一致的。本工艺适合一般技术要求的调质件，性能比单独调质优秀。
对某些比较大的工件，力学性能要求比较高，组织金相要求高，调质后需要大量加工和后续热处理的工件，现场设备原因、人为素质因素、工件材料因素、工件形状导致必然锻造缺陷的工件，需要均匀冷却到一定温度后，通过控制淬火、回火等完成调质作业。
以40Cr锻造135柴油发动机连杆为例，原来工艺为下料-模锻（形变量40%）-预备热处理-调质，经检测，平均硬度HRB250-260,抗拉强度平均值为799Mpa，延伸率为20.6%，断面收缩率65.5%，冲击韧性纵向为163J，横向59J,材料表面有氧化脱碳现象。
更改为锻余热淬火后，锻造温度1150℃，经模锻切边、校直后淬入无机淬火液中，冷却后进行650℃回火，连杆表面氧化脱碳现象减轻75%以上，性能检测如下(平均值）：硬度HRB252~260、抗拉强度856Mpa、延伸率19.5%、断面收缩率66.1%、横向冲击韧性94J、纵向冲击韧性为166J,煅余热生产的连杆经过179KW\2200r/min的1800小时运转试验，产品质量稳定，效果良好，每吨钢减少正火和淬火加热耗能500元人民币。
对于在线锻余热进行热处理冷却作业，属于产品向高端升级作业，对锻造基础材料也有一定要求，具体要求；
% a% I( A( ]- i1.材料不能有大的缺陷，晶粒度要符合国标4级以上，组织金相国标3级，避免因为材料缺陷问题造成开裂。
  M: X! o. r$ U# V" ~- c2.根据最终性能要求，锻钢余温在900℃-770℃间使用，不同的淬硬层深度要求决定淬火温度（根据客户要求，冷却程度由材料最终性能要求决定，分为细化晶粒提升性能、淬火自回火提升性能、淬火马氏体离线回火提升性能等）。
3.对于性能要求严格中高碳合金钢锻件，淬火冷却介质采用无机水介质(材料直径尺寸16毫米到60毫米冷却能力为5MM/秒），淬硬层深度深，硬度均匀性高，可有效防止激冷开裂。一般组织要求锻件可采用在线控制淬火自回火。性能要求严格工件，采用再加热回火工艺。介质使用温度控制在40度以内，保证材料产品性能稳定，每15天检测一次介质浓度，及时添加调整，介质不需要添加水处理剂，不需维护，可长期使用。淬火介质使用成本控制在每吨钢5元以内。

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