高温变形热处理

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《热加工手册》第1128页（1819字）

15．7．2．1 什么是高温变形热处理

如图15-41所示，在奥氏体稳定区内进行塑性变形(如锻、轧等)，然后立即淬火并回火至所需的硬度．这种工艺称之为高温变形热处理．

共析钢应在接近A₃温度以上进行塑性变形，过共析钢则应在A1以上进行塑性变形．由于变形温度远高于再结晶温度，变形强化效果易被再结晶过程削弱，所以变形温度和变形后至淬火的间歇时间对钢的力学性能影响较大．高温变形热处理的强化原因是，高温变形过程中的位错密度及其他晶体缺陷大大提高，变形后如能及时淬火，马氏体继承了奥氏体的晶体缺陷，并使马氏体细化，从而获得强韧化的效果．

图15-41 高温变形热处理

15．7．2．2 高温变形热处理特点

高温变形热处理特点是：

(1)可大幅度提高钢的强韧性及抗脆性能，减小回火脆性，降低缺口敏感性；小幅度提高钢的强度及硬度．这种工艺多用于调质钢及加工量不大的锻件或轧材，如连杆、曲轴、弹簧、叶片等．例如，共析碳钢在860～950℃加热并变形后，以65～85℃／s速度冷却，可得到很细的珠光体组织，强韧性提高，耐磨性及抗疲劳性改善．

(2)变形热处理可在普通锻造或轧制基础上进行，不需要大功率设备，生产上易实现．

15．7．2．3 高温变形热处理种类

常用的高温变形热处理有控轧淬火和控制轧制两种．

1．控轧淬火

控轧淬火把钢加热到低于通常的开轧温度(950～1100℃)，保温一段时间，然后严格控制开轧温度、变形程度和终轧温度，使终轧温度接近临界点，并立即淬火这种工艺使钢的变形和强韧化处理一次完成，简化了生产工艺过程，明显提高钢的力学性能．

例：38CrSiA、30CrMnSiA钢进行控轧淬火，工艺为：开轧温度1030～1050℃，轧制10～15道，各道次变形率为25%～30%，将100mm×100mm方坯轧成Ф17～22mm圆钢，终轧温度为850～900℃，终轧后立即淬火，并回火至不同温度．与旧工艺——轧后空冷并经900℃淬火相比，经200℃回火后控轧淬火的38CrSiA和30CrMnSiA钢的σ_b分别提高300MPa和200MPa；σ_s分别增加350MPa和220MPa；伸长率和断面收缩率相近

2．控制轧制

图15-42 三段控制轧制示意图

控制轧制即轧制过程分段进行，如图15-42所示轧制过程分为以下三段进行：

(1)奥氏体再结晶温度(≥950℃)范围内轧制；

(2)低于奥氏体再结晶温度(950℃～A_r3)范围内轧制；

(3)(γ+α)两相区温度范围内轧制．

在轧制过程中，轧制温度、轧制道次、每道次的压力均由电脑控制，轧制后空冷．

这种工艺不仅可以提高钢的强韧性，还会大大降低钢的临界脆性转变温度，主要适用于含有钒、钛、铌的普通低合金钢．

15．7．2．4 高温变形热处理的强化原因

高温变形过程中，位错密度及其他晶体缺陷大为提高，变形后若能及时淬火，马氏体继承了奥氏体的晶体缺陷，并令马氏体细化，从而获得强韧化．