大型锻件的热处理
大型锻件锻后热处理基本要求
大型锻件锻后热处理基本要求大型锻件锻后热处理基本要求大型锻件锻后热处理基本要求一．锻后热处理的目的锻后热处理，又称为第一热处理或预备热处理，通常是紧接在锻造过程完成之后进行的，有正火、回火、退火、球化、固溶等几种形式。
其主要目的是：1. 消除锻造应力，降低锻件的表面硬度，提高切削加工性能和防止变形。
2. 对于不再进行调质处理的工件，应使锻件达到技术条件所要求的各种性能指标，如强度、硬度、韧性等。
这类工件大多属于碳钢或低合金钢。
3. 调整与改善大型锻件在锻造过程中所形成的过热与粗大组织，减少其内部化学成分与金相组织的不均匀性，细化晶粒。
4. 提高锻件的超声波探伤性能，消除草状波，使锻件中其它内部缺陷能够清晰地显示出来，以利于准确判别和相应地处理。
5. 对于含氢量高的钢种延长回火时间，以避免产生白点或氢脆开裂的危险。
对于绝大多数大型锻件来说，防止白点是锻后热处理的首要任务，必须完成。
正火主要目的是细化晶粒。
将锻件加热到相变温度以上，形成单一奥氏体组织，经过一段均温时间稳定后，再出炉空冷。
正火时的加热速度为：在700℃以下应缓慢，以减少锻件中的内外温差和瞬时应力，最好在650~700℃之间加一个等温台阶；在700℃以上，尤其在Ac1（相变点）以上，应提高大型锻件的加热速度，争取获得更好一些的晶粒细化效果。
正火的温度范围通常在760~950℃之间，根据成分含量不同的相变点不同而定。
通常，碳与合金含量越低，正火温度越高，反之则越低。
有些特殊钢种可达1000~1150℃范围。
但不锈钢及有色金属的组织转变却是靠固溶处理来实现的。
应力及降低硬度，使锻件易于加工并不产生变形。
回火的温度范围有三种，即高温回火（500~660℃）、中温回火（350~490℃）和低温回火（150～250℃）。
常见的大锻件生产都采用高温回火方式。
回火一般紧跟在正火之后进行，当正火锻件空冷至220～300℃左右时，重新入炉加热、均温、保温，然后随炉冷至锻件表面250~350℃以下出炉即可。
锻件常用的热处理方法退火
锻件常用的热处理方法退火
锻件常用的热处理方法之一是退火。
退火是指将金属加热到一定温度，保温一段时间后，以适当速度冷却至室温。
退火可以改善锻件的组织性能，减轻内应力，提高机械性能和加工性能。
常见的退火方法有以下几种：
1. 全退火：将锻件加热到高于临界温度，保温一定时间后冷却。
适用于各种锻件。
2. 球化退火：将锻件加热至高于临界温度，保温一段时间后通过较慢的冷却使组织转变为球状。
适用于合金钢、工具钢等。
3. 精细退火：将锻件加热至高于临界温度，保温后通过较快的冷却获得细小的晶粒尺寸。
适用于提高锻件的强度和韧性。
4. 均匀退火：将锻件加热至高于临界温度，保温后通过较慢的冷却使晶粒尺寸得到均匀分布。
适用于大型锻件或晶粒不均匀的锻件。
5. 线加热退火：采用电阻加热或电子束加热，将锻件加热至退火温度，通过较慢的冷却进行退火。
适用于特殊形状或大型锻件。
这些退火方法的选择要根据锻件的具体材料和要求来决定，以达到锻件组织和性
能的优化。
大型锻件锻后热处理的研究及注意事项
河北汇 工机械设备有 限公 司 （ 巨鹿 ０ ５ ５ ２ ５ ０ ） 杨钟胜
大 型 锻 件 的 白点 和氢 脆 缺 陷 的危 害性 很 大 ，所
以 大 型锻 件 锻 后 热 处 理 要 求 防 止 白点 和 氢 脆 ，同
瞬 间 形成 ，而 是 逐 渐 形成 的 。从 停 锻到 出现 白 点 ， 需 要 经 历一 段时 间 ，这 段时 间称 之 为 白 点形 成 的孕 育 期 或潜 伏 期 。孕 育 期 的长 短取 决 于钢 的含 氢量 ， 同时 也取 决 于锻 件 的厚 度 。
力 ，重结 晶细 化 晶粒 ，同时 去 氢 。
１ ． 有关钢 中白点 的基本概念
（ １ ）白点的危害性 白点是过 高 时 ，钢 显著 变
脆 ，从 本 质来 看 ， 白点也 属 于脆 性 破 坏 。 白点 的存 在 使 钢 的 力学 性 能 特 别 是 横 向 塑 性 和 韧 性 急 剧 降 低 ，成 为最 危 险 的断 裂源 ，严 重影 响 零件 的 使 用性 能 和 寿 命 。 因此 ，锻 件 中一 旦 发现 白点 ，则 该 锻件 必须 报 废 。 （ ２ ） 白点 的 形 貌 在 锻 件 的 纵 向断 裂 面 上 呈
中含有足够数量的氢是形成白点的必要条件，内应
力 的存 在具 有 促进 白点形 成 的作 用 。 （ ５ ）白 点 的 三大 特 点 ① 白点 从 来 不 在 锻 件 的 表面 形 成 。根 据 有 关资 料表 明 ，其形 成 总是 在 锻 件 内部 ，含有 白点 的 区域 离锻 件 表 面有 相 当一 段 距 离 ，约 ５ ０ ｍｍ。② 白点是 在 锻 后 ，当 锻件 冷 却 到 比
即进 行 锻后 去 氢 退火 。
大型耳轴锻件热处理工艺
常见问题与解决方案
组织不均
可能是由于加热不均匀或冷却不 当引起的，可通过优化加热和冷 却工艺解决。
变形超差
热处理过程中产生的应力可能导 致锻件变形，可通过合理安排加 工工序和进行热处理前后的矫形 来减小变形。
表面质量不佳
可能是由于氧化、脱碳等原因造 成的，可通过改善气氛控制和选 择合适的保护涂层来提高表面质 量。
要求
为了保证大型耳轴锻件的性能和使用 寿命，需要采用合理的热处理工艺来 优化其内部组织结构，提高其综合性 能。
热处理工艺的发展历程与趋势
发展历程
热处理工艺经历了从传统热处理到真空热处理、从单一工艺 到复合热处理的发展过程，不断向着高效、节能、环保的方 向发展。
趋势
未来热处理工艺将更加注重智能化、绿色化、数字化发展， 如采用智能控制技术实现工艺参数的精确控制，采用环保能 源和材料减少污染，以及通过数字化技术实现热处理过程的 实时监控和远程控制。
热处理工艺的定义与重要性
热处理工艺定义
热处理是利用加热和冷却的方法，改 变金属材料的内部组织结构，以达到 改善其机械性能的一种工艺。
重要性
热处理是金属材料加工过程中的重要 环节，通过合理的热处理可以显著提 高材料的力学性能、耐腐蚀性能和加 工性能，延长使用寿命。
大型耳轴锻件的特点与要求
特点
大型耳轴锻件通常具有较大的尺寸和 较复杂的结构，同时对强度、韧性和 耐磨性等性能要求较高。
冷却与回火
冷却
根据不同的热处理工艺要求，采用不同的冷却方式，如空冷、水冷或油冷等。
回火
将锻件加热至回火温度，并保持一定时间，以稳定组织结构和消除内应力。
后处理
检查与修整
对热处理后的锻件进行检查，修整其形状和尺寸，确保符合要求。
60crmnmo热处理
60CrMnMo是一种高强度合金结构钢，常用于制造需要高硬度、高强度和良好韧性的部件，如大型锻件、模具、轴类零件等。
以下是60CrMnMo热处理的一般步骤和注意事项：1. 预热处理：退火：为了改善其切削加工性能，可以进行完全退火处理。
将钢材加热到850-900℃，保温足够的时间（根据工件厚度决定），然后在炉中或空气中缓慢冷却。
2. 淬火：加热：将钢材加热到淬火温度，对于60CrMnMo，通常为830-860℃。
保温：在淬火温度下保持一定时间，以确保整个工件内部均匀加热。
淬冷：使用适当的淬火介质进行冷却，由于60CrMnMo的淬透性不是很好，一般采用油淬或水-油复合淬火。
大截面部件可能需要先用水快速冷却，然后再转移到油中冷却，以减少淬火应力和变形。
3. 回火：回火应在淬火后尽快进行，以消除淬火应力和调整工件的机械性能。
回火温度根据所需的硬度和韧性选择，对于60CrMnMo，一般在500-600℃范围内进行两到三次回火。
每次回火后应充分冷却至室温，然后才能进行下一次回火。
4. 表面处理：根据应用需求，可能需要进行表面硬化处理，如氮化、渗碳或感应硬化等，以进一步提高表面硬度和耐磨性。
注意事项：热处理过程中应严格控制加热和冷却速率，以避免产生过大的热应力和组织变化导致的性能下降。
淬火介质的选择应考虑工件的尺寸、形状和性能要求，以防止裂纹和变形的发生。
回火温度和次数应根据具体的材料特性和使用条件进行调整，以达到最佳的硬度、强度和韧性平衡。
热处理后的工件应进行机械性能测试，如硬度测试、拉伸试验和金相检验等，以确保其满足设计要求。
请注意，以上是一般的热处理指导原则，实际操作应根据具体工件的尺寸、形状、性能要求以及所用设备的条件进行适当调整，并遵循相关的标准和规范。
在进行热处理时，建议由专业的热处理工程师或技术人员进行操作和监控。
大型筒体和封头的热处理
大型筒体和封头的热处理厚壁容器材料的各种性能主要靠钢中加入C 和合金元素来保证，一旦成分确定之后,热处理则起决定性作用，特别是对厚截面制件的韧性而言,没有一个合理的热处理制度就难以达到要求的指标。
实践说明,锻件的预备热处理和其后的性能热处理都是达到预期目标的必要手段。
一、预备热处理预备热处理通常是在锻后热处理中完成。
由于冶炼技术的进步，钢中氢含量和杂质元素已得到了有效控制，所以锻后热处理的主要目的是调整和细化晶粒，为性能热处理做组织准备以及接受粗加工后的超声波探伤。
通过对A533B 钢研究后指出，铁素体、贝氏体及马氏体型显微组织的微观解理断裂应力）两者主要由碳化物尺寸和分布来控制，特别是在组织中出现最粗的碳化物时，显得最有害于韧性。
因此，预备热处理还有改善碳化物尺寸和分布的任务。
防止大型锻件中的晶粒粗大和不均匀，除了要在冶炼、铸锭和锻造中采取必要措施外，在热处理中应得到尽量的补偿。
一般是采用多次正火的方法细化晶粒，第一次的奥氏体化温度要高些,有利于合金元素的扩散，,消除微区偏析，并割断原始粗晶与再奥氏体化后晶粒之间的联系，但这时得到的晶粒要粗些。
第二次奥氏体化时则选择晶粒不致发生显著长大的温度。
对25CrNi3MoVA 钢大锻件研究后提出了细化高淬透性钢大锻件奥氏体晶粒的基本原则，首先要在两个临界温度区向内实现快速加热,其次是采用多次中间热处理，包括加热到Ac3+10℃，使阿尔法—7转变完全地进行和形成奥氏体合金化程度最低,以及从Ac3+10℃缓慢冷却，使过热组织于奥氏体在珠光体区内完全分解时(在冷却过程中可采用在珠光体区奥氏体稳定性最小的温度等温保持)被破坏掉。
最后在压低温度下进行淬火,保证锻件完全淬透而得到贝氏体组织。
研究了用中间高温回火对不同形态贝氏体组织的26CrNi3MoVA 钢类粗晶转子二次加热时晶粒细化的影响后指出，将预先650℃回火的粗晶粒钢以50℃/h 的速度加热到860℃时，无论是由于加热到奥氏体化温度时的再结晶过程，还是由于随后等温转变和二次结晶时形成铁素体-渗碳体组织，都可以达到晶粒细化。
大型锻件的调质热处理实践
致 时为均温终了。但一般 来说 ，这 种 目测均温时 间并
大型锻件在生产 过程 中，往往需 要多次热处理 。锻
不理想 ，时间的长短伸缩性大 。因此 ，通常取保温时间的 ｌ ． ～１５倍作 为均温时间。保 温时间的选取 ，则 依据 工件
造成形后 的热处理被称为锻后热处理或叫做预备热处理。
这些锻件基本上都 是由钢锭直接锻成 一件或两件 ，因此 钢锭 中的许多缺陷被保持下来 ，例如化学成分的不均匀 ，
疏松 的程度大 ，组 织的不均匀 ，存在 较多 的气孔 、夹 杂 而且分布不均 ，以及存在着较大 的热 处理应 力等。一般
问保 温过后的加热 速度可以快些 ，一般 的设 备在较高温
温度的 Ｌ限 ，有时依据锻件 的成 分偏 析及加热设 备的条
件 ，采用差温加热 的方法以满足实际需要 。
对重要的锻件 多采用新 的淬火介质和 冷却方法。本文所
着重介绍的冷却方法是水冷 、油冷 、水淬油冷却方法 。
第一 ，水冷。碳素钢锻件 及低合金钢 锻件的碳 当量 ≤Ｏ ７ ％时 ，都可 以水冷，锻 件经水 冷再经高 温 回火后 ．５
选取。对中 、高合金钢取上限，其余钢种取 中下限。
２ 大型锻件的淬火冷却 ．
大型锻件在淬火冷却时 ，最关键 的是选择 合适 的冷 却速度 ，其次是锻件 的终冷温 度。终 冷温度 的选取主要 依据锻件的内在质量 。一般来说 ，大型锻件在 调质之前 都要进行检测和探伤 ，检测结果符 合技术条件 要求 的锻 件，一般都可 以选取 ５ ０～ｌ０ ５ ℃作为锻件的终冷温度。 大锻件常用的淬火冷却方式较多 ，对一般锻件 而言 ， 多数情况 下采 用 水 冷 、油 冷 、水一 冷却 和 水一 冷 却。 油 空
锻件的热处理
锻件的热处理1.热处理常用设备及其使用热处理加热的专用设备称为热处理炉，根据热处理方法的不同，所用的加热炉也不同，常用的有箱式电阻炉等。
箱式电阻炉如图所示。
按工作温度可分为高温、中温及低温炉三种，其中以中温箱式电阻炉应用最广，其最高工作温度为950℃，可用于碳素钢、合金钢的退火、正火、淬火。
操作电阻炉时应注意炉衬严禁掩击，进料时不得随意乱抛，不要触碰电阻丝，以免引起短路。
电阻炉本体及温度控制系统应经常保持清洁，勤检查，防止烧毁电热元件。
炉内的氧化铁屑必须经常清除干净，以防粘在电热元件上发生短路。
Array 2.锻件的热处理工艺及其基本操作热处理是指将钢在固态下加热、保温、冷却，以改变钢的内部组织结构，从而获得所需性能的一种工艺。
锻件在热处理时，要根据零件的形状、大小、材料及其成分和性能要求，采用不同的热处理方法，如退火、正火、淬火、回火及表面热处理等。
1.退火将锻件或加热到某个温度（碳钢为740〜880℃)，保温一定时间，随后缓慢冷却（一般随炉冷却约100℃/h)的处理工艺称为退火。
退火的主要目的是降低硬度，消除内应力，改善组织和性能，为后续的机械加工和热处理做好准备。
2.正火将钢加热到某个温度，（碳钢为760〜920℃)，保温一定时间，随后从炉中取出，在静止空气中冷却的处理工艺称为正火。
锻件正火的目的与退火基本相似，但正火的冷却速度比退火稍快，故能得到较细密的组织，机械性能较退火好。
正火后的钢硬度比退火高，对于低碳钢的工件更具存良好的切削加工性能（实践表明，硬度在HB170〜HB230范围内的钢锻件，切削加工性能较好，硬度过高或过低，切削加工性能均会下降）。
而对于中碳合金钢和高碳钢的工件，则因正火后硬度偏高，切削加工性能较差，以采用退火为宜。
正火难以消除内应力，为防止工件的裂纹和变形，对大件和形状复杂件仍多采用退火处理。
从经济方面考虑，正火比退火的生产周期缩短，设备利用率提高，节约能源，降低成本，操作简便，所以在可能条件下，应尽量以正火代替退火。
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冷却工艺
回火冷却
大型锻件
一般在400℃以上的冷却速度应控制在50℃／h～ 高温回火 (≥450℃)后必须采用水冷或油冷等冷却较5℃／h，对于40Cr、3Cr13 等钢具有明显可逆回火脆性的材料，该种方法将使该材料的冲击韧性 显著降低。回火冷却时应考虑以下两点：①对无高温回火脆性材料， 如45、35CrMo、42CrMo、45CrMo钢等，采用随炉冷却或空冷的缓 慢冷却方式。②对具有高温回火脆性的材料，如40Cr、3Cr13、Crl2 钢等，在低温回火快的方式进行冷却，以避免出现回火脆性，为了进 一步消除由于回火冷却带来的应力，然后补充进行一次400C左右的 去除内应力退火。
BJTU
大型锻件热处理工艺
10224006 郭睿
北京交通大学
北京交通大学
目录大Βιβλιοθήκη 锻件研究原因大型锻件热处理缺陷
热处理工艺
研究原因
大型锻件
大型锻件是指用1000t或更大吨位水压机或其他 千吨以上压力机生产的锻件。随着大型锻件的尺寸 和重量的增加，热处理时有效厚度也随之发生变化。 由于截面的增大，不可避免地存在成分偏析、非金 属夹杂、显微空隙等冶金缺陷，再加上相变潜热的 影响，在加热和冷却过程中产生的应力较大，极易 引工件的畸变和开裂。
图示_02
大型锻件
大型锻件热处理 常见缺陷
大晶粒
晶粒不均匀
冷硬现象
裂纹 飞边裂纹 局部充填不足
龟裂 碳化物偏析级别不符要求
飞边裂纹 带状组织
热处理工艺
大型锻件
正火和淬火的加热
正火和淬火的加热
回火加热
正火和淬火冷却 回火冷却
加热工艺
正火和淬火的加热
大型锻件
大型锻件特别是合金钢锻件，在加热方式上应采用阶梯升温方式加热。有关 资料表明l2 J大型锻件在350℃～500℃以及600℃～800℃时工件表面与心部存在 最大温差，差值在300℃～400℃左右。因此采用在450℃与650℃保温一段时间， 然后再升温的加热方法是比较合适的。大型锻件正火和淬火加热温度的选择，理 论上与小型锻件是一致的，应取理论加热温度的上限，以保证偏析区也能达到相 应的正火或淬火温度，使工件充分奥氏体化。装炉温度≤400℃，并在450℃保持一 定时间，以进一步减小锻件在蓝脆温度范围 (250℃ ～ 350℃)内的温差。在 450℃ 保温之前由于锻件温度低，仍处于线弹性状态，如果表面与心部温差引起的热应 力过大，可致锻件在加热过程中早期开裂。因此，保温前加热速度一般控制在 30℃ ／ h-70℃ ／ h ； 450℃ 保温后可适当加快升温速度但不能超过 100℃ ／ h ～ 15012／ h。锻件经过 650℃ 保温后，心部与表面还可能存在温差，但由于锻件处 于塑性状态，尤其是当锻件加热到临界点温度以上时，相变超塑性伴随产生，因 而导致开裂的可能性极小，此时可按设备功率升温。均温时间凭经验目测决定， 锻件表面温度均匀一致并和炉墙颜色相同时为止，工艺不做要求，均温结束即开 始保温。
冷却工艺
正火和淬火冷却
大型锻件
大型锻件正火冷却通常采用空冷、不同部位采用强力风冷或先进 行短时间喷雾冷却后再采用强力风冷的冷却方式。针对大型锻件的材 料及要求，淬火冷却分别采用油冷、水冷、水一油双介质等冷却方法。 ① 油冷； ②水冷； ③水一油双介质冷却。
在具体操作时应注意以下几点：水冷淬火之前要有较短时间的预 冷，以减小热应力，使工件畸变和开裂倾向减小，而且还可以增加大 型锻件的淬硬层，提高零件的综合力学性能 ；严格控制水油转换时 的空冷时间，不宜超过20s。
结束语
大型锻件
热处理工艺对于去除大型锻件的缺陷有着越 来越重要的作用，对提高锻件质量已经是不可缺 少的工艺过程，进一步研究有效的热处理工艺变 得至关重要。
感谢您的关注！
加热工艺
回火加热
大型锻件
锻件在回火装炉的初始阶段，表面温度回升，心部温度进一步降 低，以完成心部过冷奥氏体完全转变。入炉温度应<400℃，并且在 400℃左右保温一段时间。为保证锻件表面与心部温差较小且无较大 的应力，升温速度不应超过30℃／h～100℃／h。回火工艺过程的温 度较淬火的温度低(<650℃)，所以均温时间难以用目测确定，因此回 火工艺规程中没有规定均温时间，而是适当延长保温时间。回