大型锻件锻后热处理的研究及注意事项

? ? ? ?大型锻件的白点和氢脆缺陷的危害性很大，所以大型锻件锻后热处理要求防止白点和氢脆，同时，去除锻造应力，降低硬度，细化晶粒。现将我们对大型锻件锻后热处理有关白点的认识撰写成文，以供参考。

1.有关钢中白点的基本概念

（1）白点的危害性 白点是钢中氢所引起的种内部裂纹，固态钢中含氤量过高时，钢显著变脆，从本质来看，白点也属于脆性破坏。白点的存在使钢的力学性能特别是横向塑性和韧性急剧降低，成为最危险的断裂源，严重影响零件的使用性能和寿命。因此，锻件中一旦发现白点，则该锻件必须报废。

（2）白点的形貌 在锻件的纵向断裂面上呈现为边缘清晰的圆形或椭圆形银白色斑点，在横向低倍试片上为发丝状小裂纹，长度几毫米，最大几十毫米。

（3）白点产生的条件及形成温度 在锻造后，钢中的氢与应力（变形应力、热应力、组织应力，特别是组织应力)联合作用下产生白点。白点是锻件毛坯冷却到比较低的温度时形成的（约250℃至室温这一范围）。

（4）氢和应力在形成白点中的相互关系 钢中含有足够数量的氢是形成白点的必要条件，内应力的存在具有促进白点形成的作用。

（5）白点的三大特点 ?①白点从来不在锻件的表面形成。根据有关资料表明，其形成总是在锻件内部，含有白点的区域离锻件表面有相当一段距离，约50mm。②白点是在锻后，当锻件冷却到比较低的温度(250℃至室温)时形成。③白点不是瞬间形成，而是逐渐形成的。从停锻到出现白点，需要经历一段时间，这段时间称之为白点形成的孕育期或潜伏期。孕育期的长短取决于钢的含氢量，同时也取决于锻件的厚度。

2.大型锻件的锻后热处理

锻造成形后，随即进行的热处理称之为锻后热处理。大型锻件锻后热处理的目的主要是为了去应力，重结晶细化品粒，同时去氢。

（1）重结品处理 大型锻件经过多次重结晶处理，使晶粒细化，组织改善、性能得到提高。

（2）去氢退火 将锻件中的氢降低至极限含氢量以下，并使其分布均匀，以免除白点、氢脆的危险。

由于氢在相、a相中的溶解度和扩散系数不同，特别是氢在a相中的溶解度低，而扩散系数大，这就使得在退火过程中氢得以不断向外扩散。

去氢退火往往与重结晶合并进行。去氢退火的温度通常在650℃。退火后应尽可能缓慢冷却，以防止产生新的内应力。一般冷却分为两个阶段：400℃以上，由于钢的塑性好，内应力不易形成，所以冷却可快一些，400℃以下，冷速就要放慢。

对于合金元素较多、性能要求较高的锻件，锻后要求进行一次甚至多次重结晶热处理、以便改善锻件的组织和性能。

3.减少钢中含氢量的途径和措施

不同钢种的锻件对白点的敏感程度不同。影响锻件敏感性的因素主要是钢的含氢量，钢的含氢量越高，白点敏感性就越大。钢中的氢可以呈原子状态、分子状态或化合物状态存在，对形成白点有决定作用的是原子。防止白点产生的根本方法是减少钢中的氢含量，使钢中残留的氢限制在钢无白点的极限氢含量以下。

（1）减少钢中氢含量的主要途径 炼钢过程中对钢液进行真空脱气或采用真空浇注的方法，对某些有更高要求的锻件，可采用电渣重熔工艺进一步提高钢材的纯净度，锻后热处理：去氢退火，使钢中的氢扩散出去。

（2）防止白点的措施? 防止钢中形成白点的方法包括两个方面： 是设法尽量减少钢液中的含氢量，创造条件使氢气从钢坯中扩散逸出；二是减少冷却时钢坯中所产生的内应力，特别是组织应力。

为了减少钢材的含氢量，冶炼中尽量少用或不用严重锈蚀的废钢；使用新焙烧或经过加热的石灰；使用经过加热的铁合金；炼钢工具要经过充分干燥和烘烤，浇注系统要干燥，钢液温度不可过高，以免过分吸收氢气，保证足够长时间和足够有力的钢液沸腾，以有利于脱氢。炉渣不可太稀，终渣要适当黏稠些等。

4.大型锻件锻后热处理中的注意事项

（1） 钢材的采购及储备 在采购钢材时应在春夏秋冬的季节上加以选择，为了保证钢材在纯净度方面达标，避开每年中的梅雨季节对钢材的影响，在钢材数量上要有一定量的储备，在确保质量的前提下以备急需。

（2）白点的敏感性 锻件在冷却过程中，其表面的氢容易扩散逸出，而心部的氢则不易排出。因此，锻件截面越大，越容易产生白点。随锻件截面的增大，钢的偏析程度也越严重，更容易促进白点的形成。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0430/642.html