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。
42CrMo钢大型环锻件的热处理工艺改进_戴玉同
的生成与长大居于主导地位， 随着时间的延长， 球形奥 ［6 ］ 氏体数量增多并稳定长大 。 但在相变初期， 亦有少 量针形奥氏体生成， 不过随着保温时间的延长针形奥 氏体逐渐被稳定长大的球形奥氏体所吞食 ， 终至完全 消失， 最后在相变完成时， 粗大的原始奥氏体晶粒消 ［7 ］ ， 失 钢的组织得到明显细化 。 而且在 650 ℃ 以后的 加热速度比原工艺大了， 因为此时材料已处于塑性状 态， 尽量提高材料的加热速度， 可以加大材料在发生加 热转变时的过热度， 争取获得一定程度的组织细化的 效果。
%） 表 1 42CrMo 钢的化学成分（ 质量分数， Table 1 Chemical composition of 42CrMo steel （ wt%）
C Si Mn Cr P ≤ 0． 025 S ≤ 0． 250 Ni ≤ 0． 3 Mo Al Cu ≤ 0． 25 Fe 余量
0． 41 ～ 0． 17 ～ 1． 60 ～ 1． 00 ～ 0． 45 0． 37 0． 80 1． 20
第 39 卷 2014 年
第1 期 1月
Vol. 39 No. 1
HEAT TＲEATMENT OF METALS
January 2014
42CrMo 钢大型环锻件的热处理工艺改进
1 戴玉同 ，陈 2 2 洪 ，钱喜根
（ 1． 张家港海陆环形锻件有限公司， 江苏 张家港 215600 ； 2． 江苏大学 材料科学与工程学院， 江苏 镇江 212013 ）
锻件在热处理前非常重要的工序。大型环锻件经锻造 后为防止白点的产生， 需进行去氢处理， 而锻后热处理 可以达到这一目的， 并且可以消除锻造应力， 调整与改 善大型锻件在锻造过程中所形成的过热和粗大组织 ， 降低环锻件内部化学成分与金相组织的不均匀性 ， 为 环锻件的最终热处理作组织准备
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。
大型锻件的热处理
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。
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。
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大型锻件的热处理
主讲教师：张宠元
包头职业技术学院
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目
1 1 2 3 4
录
大型锻件热处理的特点 大型锻件热处理的目的 预防白点的热处理 正火、回火处理
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正火温度 温度/℃ 300-450 加 保 加均 保 热 温 热温 温 空 冷 保温 加均 热温
回火温度
400 保温 冷 却 冷却 出炉
时间/h 锻件正火、回火曲线（冷装炉）图
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四、正火、回火
适用场合： (1)对于白点不敏感的钢种； (2)铸锭经过真空处理的大型锻件。 目的： 使锻件细化晶粒，均匀组织。
回火加热炉
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具体工艺措施--热装炉
在实际生产中，多数锻件是锻后接着热装炉进
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600-650 640-660
正火温度 350-400或 400-500 空 冷 回火温度
温度/℃
400 保温
冷 却
待 保 加均 保 料 温 热温 温
保温 加 均 热温
时间/h
出炉
冷却
锻件正火、回火曲线（热装炉）图
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行正火、回火处理。
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具体工艺措施—冷装炉
锻后空冷的锻件只能冷装炉进行正火、回火处理。
正火后进行过冷的目的是为了降低锻件的中心温度，
经适当保温使温度均匀，同时也能起到除氢的作用。
过冷温度因钢种不同而不同，一般热装炉为350400℃或400-450℃，冷装炉为300-450℃。
一、大型锻件热处理的特点
由于相变潜热的影响，在加热和冷却的过程中产生
的应力较大，极易引起工件的畸变和开裂。
组织性能很不均匀，晶粒粗大不匀，存在较大残余
应力，一些锻件容易出现白点缺陷。
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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。 随着大型锻件尺寸和重量的增加，热处理时的有效 厚度也随之发生变化。 由于截面的增大，不可避免的出现成分偏析、非金 属夹杂 、显微空隙等冶金缺陷。
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3.预防白点具体工艺 ① 等温冷却：适用于白点敏感性较低的碳钢及低合金
钢件。
② 起伏等温冷却：适用于白点敏感性较高的小截面合
金钢锻件。
③ 起伏等温退火：适用于白点敏感性较高的大截面合 金钢锻件。
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正火、退火 温 度 / ℃ Ac3 Ac1 620-660
温 度 / ℃
Ac3 温 Ac1 度 / 580-660 ℃ 280-320 时间
Ac3 Ac1
580-660 ≈300 280-320
时间 (a)等温冷却
时间
(b)起伏等温冷却 (c)起伏等温退火 大型锻件防止白点的锻后冷却与热处理曲线图
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2.影响氢的扩散速度的因素
氢在钢中的扩散速度和锻件的温度、组织、尺寸等
有关，氢的扩散速度与温度的关系如图所示。
由图可见，锻件在锻后的冷却过程中，当温度降至
650℃及300℃时，氢在钢中的扩散速度很大。如
在此温度附近保温停留，便可使氢大量扩散出去。
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二、大型锻件热处理的目的消应力 降低硬度预防锻件 出现白点
锻件化学成 分均匀化； 调整与细化 锻件组织
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三、预防白点的热处理
1.如何避免产生白点 对于白点敏感的大型锻件进行锻后冷却与热处理时， 若能将氢大量扩散出去，同时尽量减小组织应力，就可 避免产生白点。一般认为氢含量低于2-3㎝3 /100g便不 会产生白点（此极限氢含量与钢的成分、锻件尺寸、偏 析程度有关）。