耐热钢的加工

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2022-04-07 15:05:00

珠光体型耐热钢具有较好的塑性变形性能，可轧制、锻造成各种型材。铁素体型耐热钢可获得缺陷较少的钢锭，压力加工工艺性能也好。由于它有晶粒长大倾向，锻造时加热的上限温度必须严格控制。奥氏体-铁索体双相钢的塑性加工性能较差，加工时易出现裂纹。奥氏体型耐热钢的铸锭易产生穿晶的柱状组织，偏析带过大和晶粒粗大等缺陷。由于奥氏体钢的导热性差，膨胀系数大，热加工加热时须缓慢加热，否则可能引起内部裂纹。耐热钢的热塑性变形抗力大，模锻叶片和涡轮盘要求有较高的模锻温度，且模锻温度范围较窄。

1板带材生产

耐热钢板带材生产一般分为热轧板带材生产，厚板生产和冷轧板带材生产。

热轧板带生产大多采用半连续或连续式热连轧机，少数采用炉卷轧机和行星轧机生产。生产的规格：厚度为2.0～10mm;宽度为700～1600mm;卷单重为5～18t。供冷轧的板卷厚度一般为3.0～5.0mm。厚度5.0mm以上为热轧成品。

厚板是指厚度3mm以上的热轧钢板。除了部分是用板卷剪切外，大部分在热板轧机或宽厚板轧机上生产。热板轧机生产的产品规格一般为：厚度5～20mm;宽度1500～1800mm;长度2000～6500mm。宽厚板轧机生产的最大厚度可达到200mm(经常使用在60mm以下)，宽度达3000mm以上。根据实际用途，厚板大多数为奥氏体钢，少量为马氏体钢，而铁索体钢基本上不生产厚板。

冷轧板带生产一般用20辊、12辊、8辊等多辊轧机。由于多辊轧机变形抗力小，可在高速、高压下、高精度地进行轧制。也可采用冷连轧机生产板带。冷轧板带对表面质量要求非常严格，生产过程中应采取一系列消除表面缺陷和防护表面损伤的措施。

2钢管生产

耐热钢管生产主要是无缝钢管生产，也有焊接钢管。

无缝钢管，根据尺寸范围、要求的尺寸精度和表面质量，一般以热加工方式或热加工之后继续进行冷加工的方式生产。一般外径不小于900mm时，用热挤压法生产;外径不小于220mm时，用热挤压方法生产毛管，然后再进行冷轧;当对尺寸精度和表面质量有高的要求时，一般应增加冷拔工序。无缝钢管的热加工工艺主要有热挤压和热轧两种。供热加工用毛管由挤压机或穿孔机提供。热挤压钢管和热轧钢管既可经过热处理直接生产出成品，也可作为冷加工管的坯料。

冷轧和冷拔是两种不同的钢管生产工艺过程。冷轧的工艺特点是周期性的反复的过程，而冷拔则是连续的过程。冷轧一次变形量大，不仅使冷加工周期大为缩短，而且其壁厚精度和表面质量都较高。但外径的尺寸精度不如冷拔。冷拔设备简单，工模具制作方便，操作容易掌握，规格更换容易，能拔制尺寸精度和表面质量都较高的小口径薄壁管，因而应用较为普遍。因此，一般采取以冷拔为主的冷轧—冷拔联合工艺，即用冷轧定壁，实现变形，用冷拔控制外径，以满足不同品种的要求。

焊管生产的主要特点是生产设备轻、投资少、建设速度快、焊接方法简便、产品规格范围比较广。尤其适合于薄壁管生产，尺寸精度高，偏差小，内外表面平滑，成材率高，成本低。近年来，出现了“焊接加冷拔”的新工艺。冷轧板卷纵剪后，经氩弧焊焊接成形，再经冷拔和热处理等工序，其质量达到无缝管水平，成本也较低。美国发电站热交换器管、电站用的“U”型管都采用了这种方法生产。焊管采用钨极惰性气体保护焊、等离子束焊、电子束焊等。焊接的钢种范围有珠光体低合金耐热钢、奥氏体型耐热钢及铁索体型耐热钢等。焊管外径一般为6mm～500mm壁厚为0.3～10mm。

3棒型材生产

耐热钢的棒型材主要有圆钢、方钢、扁钢、六角钢、八角钢及少数异型钢。耐热钢棒型材生产过程包括钢锭开坯、加热、轧制成材及热处理、表面加工处理等。

低碳钢的导热性比合金钢的导热性好，所以碳钢的装炉温度、加热速度及极限加热温度的范围都较宽，而合金钢具有较严格的要求，而且合金钢加热到相变温度时还要有一定的保温时间;低碳钢的热塑性好，变形抗力较小，热轧温度范围较大，一般可采用较大的变形量轧制，而合金钢的热塑性规律不一，一般变形抗力较大，咬入困难，只能采取较小变形量，确保均匀变形才不致产生应力裂纹。

铁素体型耐热钢，导热性较差，导热系数只有一般低碳钢的一半，并且热膨胀系数较大，容易产生热应力，因此要求加热时采用慢速加热并要有足够的均热时间。要控制合适的终轧温度。钢锭和钢坯的表面缺陷可用机械方法清除，不要用砂轮研磨，以免产生研磨裂纹。

奥氏体型耐热钢，导热性低但无组织应力产生，因此钢锭的装炉温度不限。在高温有良好的塑性，但热变形抗力很大，随着温度下降，变形抗力急剧增高。因此，要控制终轧温度与变形程度。在型钢轧制中，其宽展系数几乎是碳钢的1.5倍，应采用单独的孔型系统。这类钢不需缓冷或热处理，无组织应力产生。

马氏体型耐热钢，导热性较差，导热系数仅稍高于奥氏体钢，而且有较大的组织应力和热应力，钢锭需要热装炉。冷钢锭进行表面清理前应先进行消除应力退火。钢锭装炉前，需先预热，要缓慢加热，均匀加热。轧制时变形抗力较大，不宜采用大压下量轧制。加热温度和终轧温度应尽量高一些。这类钢对热应力很敏感，应按不同钢种控制冷却速度。清理表面缺陷之前，钢锭、制坯应进行软化退火，以免产生研磨裂纹。

4热处理

把各种钢坯、钢材加热到规定的温度并保持一定的时间，然后用选定的冷却速度和冷却方法进行冷却，从而得到需要的显微组织和性能的操作工艺叫热处理。热处理操作工艺由加热、保温和冷却三个阶段组成。耐热钢热处理的主要类型有退火、正火、淬火、回火、固溶处理，时效处理以及冷处理等。轧钢生产中的热处理大都属于轧后热处理或钢材出厂前热处理。耐热钢的组织、性能与热处理有密切的关系。通过适宜的热处理工艺，可允分发挥材料的潜力。

珠光体型耐热钢通常在正火或调质状态下使用。马氏体型耐热钢采用调质处理。正火或调质的目的是为了获得稳定的组织、良好的综合力学性能和高温强度。

铁素体钢不能通过热处理强化，只在750～900℃下进行退火处理，退火后须快速冷却以避免475℃脆性。

奥氏体钢按其生产特点可分为变形加工材料和铸造材料。变形加工材料在固溶处理或稳定化处理或沉淀硬化(固溶处理加时效)状态使用。退火是为了稳定组织以及消除冷作硬化和焊接应力。铸造材料一般在铸造状态或固溶状态使用，也有在沉淀硬化状态下使用的。

固溶处理的主要目的有：一是使钢中的各种相和碳化物固溶于固溶体中，获得强化的固溶体;二是得到适宜的晶粒度。

时效的目的是为了使过饱和固溶体析出体散的强化相，达到弥散强化的效果。