不銹鋼鍛造工藝的核心在于平衡其高合金特性（如低導熱性、高變形抗力、易氧化傾向）與鍛造質量要求（組織均勻、性能穩定、無缺陷）。以下是分步驟的工藝要點及關鍵技術控制：

一、材料特性與預處理

合金特性認知

奧氏體不銹鋼（304/316）：需抑制碳化物析出（敏化），避免σ相導致脆性。

馬氏體不銹鋼（420/440C）：關注淬火裂紋風險，控制脫碳。

雙相鋼（2205）：需保持奧氏體/鐵素體比例（50:50），防止475℃脆化。

坯料準備

表面處理：噴砂或車削去除氧化皮（避免鍛造時壓入表面）。

預熱：階梯式升溫（300℃、600℃分段保溫），尤其大截面坯料（防止熱應力裂紋）。

二、加熱工藝精準控制

參數奧氏體鋼（304）馬氏體鋼（420）雙相鋼（2205）

始鍛溫度 1150~1200℃ 1100~1150℃ 1100~1180℃ 

終鍛溫度 ≥900℃ ≥850℃ ≥950℃ 

加熱速率 ≤100℃/h（厚坯） ≤150℃/h ≤80℃/h 

保溫時間 1.5~2 min/mm 1~1.5 min/mm 2 min/mm 

關鍵控制：

防氧化：通氮氣/氬氣保護，或涂玻璃涂層（減少Cr2O3損失）。

溫度均勻性：多區控溫爐+熱電偶監控坯料心表溫差（≤20℃）。

三、鍛件鍛造變形工藝優化

變形量設計

臨界變形量：單火次變形≥30%（破碎鑄態枝晶），但≤70%（防開裂）。

多向鍛造：對雙相鋼采用“鐓粗-拔長”交替工藝，促進兩相均勻分布。

設備選擇

液壓機：優先用于高合金鋼（慢速變形，應變速率≤1 s?1）。

鍛錘：僅適用于簡單形狀，需減少打擊次數（防表面低溫硬化）。

模具設計

預熱至300~400℃（防熱沖擊裂紋），型腔表面鍍鉻（降低摩擦）。

四、冷卻與熱處理協同

鋼種冷卻方式后續熱處理目的

奧氏體鋼 空冷或水霧冷卻 固溶處理（1050℃快冷） 消除碳化物，恢復耐蝕性 

馬氏體鋼 緩冷（砂冷/爐冷） 退火（800℃+緩冷） 降低硬度，防淬火裂紋 

雙相鋼 強制風冷 固溶+時效（可選） 穩定相比例，提升強度 

五、典型缺陷與解決方案

缺陷根源糾正措施

表面龜裂 硫/鉛污染或加熱不均 坯料清洗+控溫曲線優化 

晶界腐蝕 奧氏體鋼敏化（450~850℃停留） 加快冷卻速度或添加Ti/Nb穩定化元素 

σ相脆化 雙相鋼在700~900℃長時間暴露 終鍛后快速冷卻至600℃以下 

六、質量驗證標準

無損檢測

滲透檢測（PT）：檢查表面微裂紋（ASTM E165）。

超聲波（UT）：探測內部夾雜/孔隙（EN 10228-3）。

組織分析

奧氏體鋼：ASTM E112晶粒度評級（目標5~8級）。

雙相鋼：電解腐蝕+圖像分析儀測相比例（鐵素體40~60%）。

性能測試

硬度（HRC/HB）、沖擊韌性（夏比V型缺口）、耐蝕性（ASTM G48鹽霧試驗）。

七、先進工藝應用

等溫鍛造：對難變形鋼（如高氮不銹鋼），在恒定溫度下低速變形（應變速率≤0.01 s?1）。

數值模擬：通過Deform軟件預測流變應力、溫度場分布，優化模具設計。

實際生產中需根據零件形狀（如薄壁件需更高終鍛溫度）和工況需求（如海洋環境需更嚴控耐蝕性）調整工藝。建議首件不銹鋼鍛件全流程驗證后再批量生產。