該類鋼從淬火溫度空冷至室溫,鋼的組織全部由馬氏體組成。由于該類鋼有同素異構轉變,可以用熱處理方法細化晶粒,因此,對鍛造時的變形工藝要求不像奧氏體和鐵素體鋼那樣嚴格。但是該類鋼由于空冷就形成馬氏體,產生的組織應力很大,因此鍛后空冷是很重要的一環。
1.馬氏體不銹耐酸鋼鍛件的鍛造特點:
1)該類鋼加熱高于一定溫度后出現鐵素體,進入雙相狀態,變形時極易引起裂紋。該類鋼開始出現鐵素體的溫度大約在1150℃左右,因此,始鍛溫度一般取為1150℃。終鍛溫度對含碳量低的鋼可取為850℃,對于含碳量高的鋼取為950℃。
2)馬氏體不銹耐酸鋼鍛造加熱溫度過高,變形程度太小或變形不均時,冷卻后原粗大奧氏體晶粒形成粗大馬氏體組織,且低倍粗晶的傾向性大。
3)該類鋼空冷即形成馬氏體組織,鍛后應緩冷,以防由于組織應力和熱應力的作用使鍛件產生冷卻裂紋。
2.鍛造過程中的主要缺陷與對策
(1)鍛造裂紋
該類鋼含鐵素體形成元素較多,使相圖中的鐵素體區大大右移。加熱過程中,在高于一定溫度后出現鐵素體。加熱溫度越高,保溫時間越長,鐵素體數量越多。結果使該類鋼處于兩相區狀態下,因此變形時極易引起鍛造裂紋。
鍛件內出現鐵素體后,要降低鋼的橫向力學性能,增大缺口敏感性并且容易過腐蝕。這種缺陷用一般熱處理工藝不能消除。此類鋼出現鐵素體的溫度大致在1150℃左右,加熱時要予以控制。另外,鍛造時避免金屬快速流動,防止由于熱效應引起局部過熱,出現鐵素體而使鋼的可鍛性降低。
該類鋼鍛件中的鐵素體,有時是由原材料帶來的。因此,應控制原材料中鐵素體的含量。
(2)冷卻裂紋
該類鋼對冷卻速度特別敏感,鍛后空冷也會形成較大的組織應力和熱應力,使不銹鋼鍛件產生冷卻裂紋,對較薄的鍛件尤其如此。因此該類鋼鍛件鍛后應經熱處理,待消除應力再進行酸洗,否則容易出現應力腐蝕裂紋。鍛后未緩冷而后又未及時消除殘余應力的鍛件,在空氣中放置時間過長,也會出現應力裂紋和應力腐蝕裂紋。因此,這類鋼鍛后應緩冷 (―般在200℃砂坑或爐渣中緩冷),并及時進行熱處理,以消除內應力。在鍛造過程中,要防止水等冷卻模具的介質噴到鍛件上,以免引起局部開裂。
(3)組織粗大和低倍粗晶
對于馬氐體不銹鋼,若鍛造時加熱溫度過高,鍛造變形太小或變形不均勻,則冷卻后原粗大奧氏體晶粒形成粗大馬氏體組織,且低倍粗晶的傾向性極大,往往在鍛件熱處理后,出現低倍粗晶和組織粗大的缺陷。這種粗組織的遺傳性很強,比較頑固,鍛后熱處理也難以消除。
馬氏體不銹鋼的這種組織粗大和低倍粗晶缺陷使鋼的韌性、塑性和疲勞性能下降,因此應加以預防。