锻件冷却工艺及规范

锻件的冷却是指锻件从终锻温度至室温的冷却。冷却方式选择不当，可能由于应力过大产生裂纹，形成网状碳化物和白点而影响产品质量，甚至使锻件报废。

锻工车间常用的冷却方式有如下几种。

1）喷雾冷却。利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却。

2）风冷。锻件用吹风冷却。

3）空冷。锻件均匀地摆在地面上在静止的空气中冷却。注意不要放在潮湿的地上或金属板上，也不要放在有穿堂风的地方，以防止锻件局部冷却过快引起缺陷。

4）堆冷。锻件堆在料筐里在空气中冷却。

5）坑（箱）冷。锻件放在地坑里或铁箱中冷却。

6）灰砂冷。锻件放在炉渣、灰或砂中冷却。用的灰及砂必须干燥。一般锻件入灰砂的温度不低于500℃，周围蓄灰砂厚度不少于80mm。

7）炉冷。锻件放入炉温为500～700℃的加热炉中缓慢冷却，冷却速度可以按规定速度调节。锻件入炉温度一般不低于600～650℃，待锻件温度和炉温一致后随炉冷却。炉内要避免冷空气进入。一般出炉温度不高于100～150℃。

8）冷却控制。终锻后控制锻件的冷却速度以达到一定目的。例如T12、GCr15、9SiCr等钢材锻件、终锻后用喷雾快速冷却到600～650℃，然后放入坑中缓慢冷却，避免生成粗大网状碳化物，又防止产生裂纹。又如有的中碳结构钢锻件终锻后立即淬入淬火冷却介质，实现锻热淬火。渗碳钢锻件终锻后用风冷（冷风或热风），在5min左右冷却到等温温度入等温炉进行等温退火。

终锻后的锻件冷却方法，一般说，尺寸较小的锻件表里温差较小，冷却速度可以快些，大锻件的冷却速度应该慢些。碳钢和低合金结构钢热传导性较好，表里温差较小，冷却速度可以快些；高合金结构钢的导热性能差，冷却速度要慢些。所以不同锻件的冷却规范应根据材料的化学成分和锻件的最大散热尺寸等因素选定。

钢锭第一次锻造后的冷却和大锻件终锻后的冷却规范有其特殊性，见第二篇第二章。

9）等温退火。白点敏感钢锭的冶炼、浇铸后的冷却工艺是否正确是保证质量的前提，而锻后的第一次冷却也是一个关键。通常认为应在停锻后直接进行扩氢等温退火。(www.xing528.com)

对于中小型碳钢和低合金钢锻件，在锻后均采用空冷。对化学成分复杂的合金钢锻件，锻后采用坑冷和炉冷。对含碳较高的钢（如碳素工具钢、合金工具钢及轴承钢等），如果锻后采用缓慢冷却，在晶界会析出网状碳化物，将严重影响锻件的使用性能。因此，这类钢锻件在锻后先用空冷、鼓风或喷雾快速冷却到700℃，然后再把锻件放入坑中或炉中缓慢冷却。对于无相变的钢（如奥氏体钢、铁素体钢等）锻后采用快冷。通常，为了锻后获得单相组织，以防止铁素体钢475℃脆化，即空冷。对空冷淬硬钢（如高速钢W18Cr4V、W9Cr4V不锈钢40Cr13、9Cr18高合金工具钢3Cr2W8V、CrMn、Cr12等），因空冷就能发生马氏体相变，会引起较大的组织应力，很容易产生冷却裂纹，所以这类钢锻后必须慢冷。对于白点敏感的钢（如铬镍钢40CrNiMo、34CrNi4Mo等），为防止冷却过程中产生白点，应按一定冷却规范进行炉冷。

通常用钢材锻成的锻件在锻后的冷却速度比用钢锭锻成的锻件要快。断面尺寸小的锻件在锻后的冷却速度比断面尺寸大的锻件要快。

表7-3-1列出中小型锻件终锻后的冷却规范供参考，表中最大散热尺寸可按表7-3-2计算。

Ⅰ-1组奥氏体不锈钢在冷却过程中没有相变，锻后可采用空冷；Ⅰ-5组的20CrMnTi、25MnTiBRE和Ⅱ-4组的20CrMo等也可采用控制冷却，进行锻热等温退火；Ⅰ-3组的45钢和Ⅱ-2组的40Cr等也可以采用控制冷却，进行锻热淬火。

表7-3-1 中小型锻件锻后冷却规范 （单位：mm）

注：□空冷或堆冷；○坑冷；△炉冷；●控制冷却；▲灰砂冷。

表7-3-2 不同形状锻件的最大散热尺寸 （单位：mm）

（续）