浅析410不锈钢锻坯余热软化处理工艺

文/袁志明·淮安方圆锻造有限公司

浅析410不锈钢锻坯余热软化处理工艺

文/袁志明·淮安方圆锻造有限公司

袁志明，助理工程师，工艺员，主要从事锻件工艺设计、锻件热处理及无损检测等方面的工作。

410不锈钢具有优良的耐腐蚀性，抗拉强度高，且工艺性能好，利用该不锈钢生产锻坯的余热进行软化处理不仅简化了生产工艺，满足了产品机械加工性能，而且具有节约能源等优点，在锻造生产中是一项值得推广使用的方法。

锻件的常规热处理是在锻件冷却到一定温度后，再按相关工艺将其重新加热进行热处理。而本文锻造余热热处理是锻造后利用锻坯自身的热量和炉膛热量直接热处理，使锻件的余热和炉膛余热得到充分利用。我公司余热热处理技术在410不锈钢软化方面得到充分应用，这类锻件的加工流程为：锻造成形→退火(软化处理）→粗加工→调质→精加工。

410不锈钢属于马氏体不锈钢，其具有优良的耐腐蚀性，抗拉强度高，且工艺性能好。410不锈钢可以在空气中淬硬，故焊接性能不好，一般不用于焊接件。综合考虑410不锈钢的塑性、变形抗力和锻件组织以及我厂的生产经验，该钢锻造温度通常选在850～1200℃。我们在实际生产中410不锈钢始锻温度和终锻温度分别控制在850℃和1180℃左右。不锈钢冷却方式根据钢的组织类型和毛坯横截面尺寸来确定。410不锈钢冷却速度过大，容易引起锻件开裂，因此410不锈钢应采取缓冷（如灰冷、砂冷、炉冷或堆冷）。在北方的冬季，最好炉冷或锻后立即退火，以防止其开裂。

软化处理工艺

410不锈钢锻造后空冷会立即发生马氏体转变，由于马氏体不锈钢的淬透性好，锻后在空气中也会淬硬。为了保证机加工效果，必须进行软化处理。软化应使组织奥氏体转变为“铁素体+碳化物的组织，软化温度不应过高，以防止大量合金元素与碳溶入到奥氏体从而提高其淬透性。常采用的软化处理工艺有两种。

⑴低温退火工艺。升温到740～800℃，保温2～6h后空冷，使马氏体转变为回火索氏体，降低硬度，硬度为180～220HBW。低温退火是把钢加热到AC1温度以上AC3温度以下，保温后炉冷或空冷。这种退火可以使钢软化，便于加工和消除应力，但对于改善组织的作用远不如完全退火。低温退火一般用于较小的铸件、锻件或以后还需进行最终热处理的零件。

⑵完全退火工艺。升温到840～900℃，保温2～4h后，以25℃/h的速度冷却至600℃，然后空冷，获得铁素体加碳化物平衡组织，硬度可以控制在170HBW以下。钢完全退火的加热温度一般在AC3以上50～100℃，其目的是改变锻造不良组织，并为最终热处理做好准备；还可以消除各种应力，降低硬度，便于加工。一些对机械性能、耐腐蚀性能要求不高的零部件，可以在完全退火的状态下使用。完全退火一般用于较大的铸件、锻件以及应力很大的零部件毛坯。

实际生产过程

我公司目前生产410不锈钢锻坯重量在1200kg以下，其化学成分见表1，主要以实心锻坯为主，我们的锻造加热设备和软化处理设备是一致的，都使用天然气炉，锻造加热炉温在1250℃，当班生产结束时，空炉膛的温度一般在1000～1100℃之间。因此利用余热软化处理可以分为以下三种不同的热处理方式。

表1 410材料化学成分

⑴当班生产结束时，空炉膛温度一般在1000～1100℃之间，把数量在1～8件，单件重量不大于30kg的锻坯与原材料混炉（原材料单件重量不大于260kg）摆放，将其放置在炉膛内门口处，装炉后炉温稳定在750～800℃，次班加热前，将锻坯取出空冷。保温时间大约6h，出炉温度在400～450℃，硬度一般在170～220HBW之间。

⑵单件重量在30～300kg，件数适当，需要用到整个空炉放置锻坯，装炉后炉膛温度控制在750～800℃，保温时间充足，随炉冷或出炉空冷，硬度在150～220HBW之间。

⑶单件重量大于300kg，并且数量多，需要用到整个空炉放置锻坯，由于炉膛温度降温快，锻坯需要加热到850～890℃，保温时间约3h，然后以25℃/h的速度降温，降温至550℃左右出炉空冷，硬度一般在150～180HBW之间。

结束语

利用锻坯锻后余热和炉膛余热进行软化热处理的方法，首先通过控制锻坯在锻造过程中最后一火的锻造变形量和终止锻造的温度，使锻件的终止锻造温度高出该钢种材料的终锻温度20～30℃，然后以适当的锻后冷却方式保温，再送入热处理炉均温至锻件内外温度相同，然后保温或加热一定时间，出炉后冷却至室温。在410不锈钢软化处理过程中，我们也应当注意以下5方面。

⑴根据生产特点，当班生产结束后，当班进行软化处理。严格控制生产节拍，操作中应尽可能缩短终锻至软化处理之间的停留时间。

⑵软化处理过程中一炉品种尽量单一，若同炉进行软化处理的锻坯重量和结构相差比较悬殊，应注意在炉膛内的摆放位置。

⑶410不锈钢软化工艺的制定与锻坯进炉温度、进料炉膛温度、装炉数量、锻坯结构、装炉后炉膛稳定温度等因素有关。

⑷410不锈钢锻造结束后的软化处理要控制锻坯进炉温度，做好锻造和软化处理的工序衔接，即锻坯终锻温度及锻后冷却温度的衔接，终锻温度一般控制在950～1000℃之间，我们在实际生产中，410不锈钢锻后冷却作为一种过渡工序，其冷却方法为放在保温坑中堆冷。软化处理进炉前锻坯温度一般在600～700℃之间。

⑸根据外界温度对锻坯出炉温度进行控制，一般在夏天出炉温度在600℃左右，冬天出炉温度在500℃左右，小型锻件和薄壁锻件最好随炉冷却。