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制訂鍛件冷卻規(guī)范的關鍵是冷卻速度。應根據鍛件材料的化學成分,組織特點、鍛件的斷面尺寸和鍛造變形情況等因素來確定合適的冷卻速度。一般來說,合金化程度較低,斷面尺寸較小、形狀比較簡單的鍛件,則允許的冷卻速度快,鍛后可以再空氣中冷卻;反之則須緩慢冷卻(灰冷或爐冷)或分階段冷卻。
對于含碳量較高的鋼,為避免鍛后最初冷卻階段巖晶界析出網狀碳化物,這時應先空冷或鼓風,噴霧快速冷卻至700℃,然后再把鍛件放入灰、砂中或爐內緩慢冷卻。
對于沒有相變的鋼,在800-550℃溫度區(qū)間應快速冷卻,以避免網狀碳化物析出。
對于在空冷中容易產生馬氏體相變的鋼,為避免產生裂紋,鍛后鍛件必須緩慢冷卻。
對白點敏感的鋼,為了防止冷卻過程中產生白點,應按一定冷卻規(guī)范進行爐冷。 對于高溫合金,由于其再結晶速度緩慢,只有在更高的溫度和適當的變形程度下,再結晶才能與變形同時完成,因此,常利用鍛后余熱使之緩慢冷卻。對于一些中小型鍛件,常采用堆放空冷方法,鎳基高溫合金,再結晶溫度更高,再結晶速度更慢,為了得到具有完全再結晶組織的鍛件,可將鍛后鍛件及時放入高于合金再結晶溫度的爐中保溫5-7min,然后取出空冷。
在鍛造過程中,如因故障停工須中間冷卻時,也按時間最終冷卻規(guī)范處理。
鍛后冷卻不當對鍛件產生的影響通常有以下幾種:
冷卻裂疼,鍛后冷鍛件內部會由于冷卻速度過快而產生較大的熱應力,也可能由于組織轉變引起內應力。如果這些應力超過鍛件的強度極限,則使鍛件產生光滑細長的冷卻裂紋。
網狀碳化物,在鍛造含碳量高的鋼時,如果停鍛溫度高,冷卻速度過慢,則會造成碳化物沿晶界呈網狀析出。例如,軸承鋼在700-870℃緩冷,則碳化物沿晶界析出。網狀碳化物在熱處理時易引起淬火裂紋,另外,它還使鍛件的使用性能變壞。所以,生產完成鍛件后,一定要注意鍛后的冷卻,切記妥當。