鋼坯加熱時,奧氏體晶粒將顯著長大,成形后冷卻至室溫時得到的是由較粗大奧氏體晶粒轉(zhuǎn)變而得到的粗大珠光體和網(wǎng)狀鐵素體組織,亞共析鋼將得到粗大塊狀鐵素體和層片狀珠光體,過共析鋼將得到網(wǎng)狀碳化物和層片狀珠光體。這類金相組織的力學性能極差,不能直接使用,必須經(jīng)過熱處理,改善鍛件金相組織,并提高其力學性能,才能使用。
另外,鍛件在鍛造成形過程中,各部分變形程度、終鍛溫度和冷卻速度不一致,鍛件冷卻后內(nèi)部組織不均勻、存在殘余應(yīng)力和加工硬化等現(xiàn)象。為了消除上述不足,保證鍛件質(zhì)量,鍛后也需要進行熱處理。對于不再進行圾終熱處理的鍛件,鍛后熱處理能保證達到規(guī)定的力學性能要求。
鍛后熱處理可以調(diào)整鍛件硬度,為后續(xù)鍛件進行切削加工做準備。鍛后熱處理還能消除鍛件內(nèi)應(yīng)力,避免機械加工時產(chǎn)生變形,改善鍛件內(nèi)部組織,細化晶粒,為最終熱處埋作好組織準備。
所以熱處理是鍛件制造過程中的重要工藝,99%的鍛件需要進行一次以上熱處理,是保證和提高鍛件內(nèi)部質(zhì)量和使用壽命的重要因素,也足充分發(fā)揮材料潛力的關(guān)鍵因素。
鍛造行業(yè)是能源消耗大戶,而鍛件熱處理又是鍛件生產(chǎn)中能源消粍大戶,占整個鍛件生產(chǎn)總能耗30%~35%,我國每噸鍛件綜合能耗1.2t~1.5t標煤,每噸模鍛件能耗0.8t~1.2t標煤(這與企業(yè)鍛造余熱利用以及非調(diào)質(zhì)鋼利用多少有關(guān),另外還與鍛件和模具熱處理是否企業(yè)自己處理有關(guān)),與國外工業(yè)發(fā)達國家相比,存在很大差距。
鍛件能耗占鍛件成本的8%~12%(和能源價格密切相關(guān)),降低能耗不僅可以降低鍛件生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟效益,而且能源問題又是關(guān)系到一個國家能否可持續(xù)發(fā)展的重要問題,甚至是關(guān)系到人類生存的全球性重大問題。
熱處理是一種能源消耗巨大的工藝過程,因此也存在著巨大節(jié)能潛力,同時還有一定量的三廢(氣、液、固)排放,污染環(huán)境,所以對鍛件熱處理工藝、工藝材料和熱處理設(shè)備的改進,都是節(jié)能減排的重要途徑。
充分利用鍛件的鍛造余熱進行熱處理,不僅在節(jié)能降粍、提升效率等方面有著顯而易見的優(yōu)勢,而且又減少三廢排放,既節(jié)能又環(huán)保。我國每年生產(chǎn)鍛件總量很大,故利用鍛件的鍛造余熱進行熱處理意義重大,應(yīng)在各鍛造企業(yè)積極推廣使用。