锻造锻件时余热的等温正火

锻造余热等温正火是锻件成形后（或锻后进入热处理炉均温后），在温度尚高于固定值(亚共析钢）时强制吹风快冷到珠光体转变区的某一温度，并在保护炉内进行保温以获得珠光体型组织，然后在空气中冷却的热处理工艺方法。

该工艺方法主要用于渗碳齿轮钢的预处理，用以代替普通等温正火处理。一般要求经等温正火处理后组织为珠光体+铁素体，不得有贝氏体（或粒状贝氏体）组织。

锻造余热等温正火工艺要点：

1.锻造后锻件温度控制

成型后锻件的温度必须在(亚共析钢）以上，当锻后零件温度波动小（锻造加热和锻造过程能连续稳定控制）时可采用直接急冷的方式；当锻后零件温度波动较大或锻件截面变化大时，必须增加均温过程，即锻件锻后即进入均温热处理炉中进行一段时间的均温，使急冷前的锻件温度均匀一致，否则会造成急冷后锻件温度相趋大，产生异常组织（粒状贝氏体或贝氏体组织）。

2.急冷冷却速度控制

急冷是锻造余热等温正火工艺的关键工序，急冷工序中要求锻件有足够的冷却速度，其风量、风速、风温和风向均能调节和控制，保证锻件快速冷却，同时冷却前同一锻件和同批锻件温度均匀一致（或相近）。急冷的目的是通过快速冷却来减少先共析铁素体的量或抑制先共析铁素体的产生，过多的铁素体会造成等温正火后锻件硬度低。必须对急冷速度加以控制，过快的急冷速度会在锻件组织中产生魏氏组织。一般急冷速度控制在30℃/min~42℃/min。例如重型载货车变速箱齿轮材料SAE8620H(20CrNiMoH),该齿轮等温正火后要求硬度17OHBW~187HBW，范围窄，金相组织1级~4级。某企业开始生产时，始终达不到以上要求(硬度和金相组织不能同时合格等），经分析研究，发现是由于冷却室仅在下方吹风，又无加热装置，这样造成风向不均匀，风温不可控，后对冷却室进行改造，在冷却室四角设置四个吹风又安装了加热装置，经调试生产，达到该齿轮对硬度和金相组织的要求。

3.急冷后等温温度控制

急冷后必须保证锻件温度在珠光体转变区，不能低于贝氏体转变开始温度，即温度，否则会造成组织中出现贝氏体（或粒状贝氏体〉组织；同时如急冷后等温温度过高会导致先共析铁素体量增多，组织转变后珠光体片层间距大，造成锻件硬度低。锻件急冷后等温温度一般控制在材料一定值温度以上50℃~100℃，锻件温度通过设置在生产线上的红外测温仪或手持红外测温仪测量。

4.等温温度的选择

等温温度的高低直接影响等温正火后锻件的硬度，等温温度高则硬度低，等温温度低则硬度高。等温温度一般为锻件材料一定值温度以上50℃~100℃,具体温度需根据锻件的材料、形状和尺寸大小通过试验确定，并根据等温正火后锻件的硬度进行适当调整。

5.等温保温时间的确定

等温正火工艺中，在等温过程中发生珠光体转变，因此必须有足够的保温时间保证珠光体转变完成，如等温时间过短会造成过冷奥氏体没有全部转变为珠光体，在随后的冷却过程中转变为贝氏体，造成等温处理后锻件硬度商和组织不合格。等温时间可根据材料的等温转变曲线进行初步确定，并根据试验情况进行调整。