在鍛造起重機(jī)車輪鍛件的過程中，鋼的過燒與過熱是兩種常見的熱處理缺陷，它們均與高溫加熱不當(dāng)有關(guān)，但機(jī)理、表現(xiàn)及后果存在顯著差異。以下是詳細(xì)分析：

1. 過燒（Burning）

定義與機(jī)理

• 過燒是指鋼在高溫加熱時(shí)（接近或超過固相線溫度），晶界處發(fā)生氧化或局部熔化，導(dǎo)致晶界結(jié)合力喪失的現(xiàn)象。

• 通常在極高溫度（如高于鋼的熔點(diǎn)50-100℃）或長時(shí)間暴露于高溫氧化性氣氛中發(fā)生，晶界處低熔點(diǎn)雜質(zhì)（如硫、磷）優(yōu)先氧化或熔化。

表現(xiàn)特征

• 宏觀：鍛件表面出現(xiàn)龜裂、起泡或嚴(yán)重氧化皮剝落。

• 行車輪

• 微觀：金相觀察可見晶界氧化（呈現(xiàn)黑色網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）或晶界熔化（形成空洞或液相痕跡）。

• 力學(xué)性能：材料極脆，無法通過后續(xù)熱處理修復(fù)。

后果

• 不可逆缺陷：過燒件必須報(bào)廢，無法通過熱處理或加工挽救。

• 安全隱患：若未被檢測出，可能導(dǎo)致起重機(jī)車輪在服役中突然斷裂。

2. 過熱（Overheating）

定義與機(jī)理

• 過熱指鋼在鍛造或熱處理中加熱溫度過高（但低于固相線），導(dǎo)致奧氏體晶粒異常粗大，形成粗晶組織。

• 常見于加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長，尤其在含錳、鉬等促進(jìn)晶粒長大的合金鋼中易發(fā)。

表現(xiàn)特征

• 宏觀：鍛件表面可能無明顯異常，但斷口呈粗晶狀（如“冰糖塊”斷口）。

• 微觀：金相顯示奧氏體晶粒顯著粗化（通常超過ASTM 3級），可能伴隨魏氏組織。

• 力學(xué)性能：韌性、疲勞強(qiáng)度下降，但強(qiáng)度可能變化不大。

后果

• 可修復(fù)性：通過正火或多次正火+回火細(xì)化晶粒，恢復(fù)性能。

• 潛在風(fēng)險(xiǎn)：若未及時(shí)處理，可能演變?yōu)檫^燒或在后續(xù)加工中引發(fā)裂紋。

3. 過燒與過熱的關(guān)鍵區(qū)別

4. 影響因素與預(yù)防措施

過燒的誘因與預(yù)防

• 誘因：

• 爐溫失控（如熱電偶故障）、燃料過剩導(dǎo)致局部高溫。

• 高碳鋼、高合金鋼（如GCr15）因熔點(diǎn)較低更易過燒。

• 氧化性爐氣（如O?、CO?含量高）加速晶界氧化。

• 預(yù)防：

• 嚴(yán)格控溫：加熱溫度低于固相線（如亞共析鋼≤1300℃）。

• 縮短高溫停留時(shí)間，采用中性/還原性氣氛加熱爐。

• 定期校準(zhǔn)測溫設(shè)備，避免局部超溫。

過熱的誘因與預(yù)防

• 誘因：

• 加熱制度不合理（如升溫速率過快導(dǎo)致均熱不足）。

• 鍛壓設(shè)備故障導(dǎo)致鍛造溫度區(qū)間偏高。

• 預(yù)防：

• 優(yōu)化加熱曲線：分階段升溫，控制終鍛溫度（如中碳鋼終鍛≥800℃）。

• 鍛造后及時(shí)正火（如對40Cr鋼采用920℃正火細(xì)化晶粒）。

• 采用細(xì)晶鋼（如添加Nb、V等晶粒細(xì)化元素）。

5. 實(shí)際應(yīng)用建議

• 工藝監(jiān)控：

• 使用紅外測溫儀實(shí)時(shí)監(jiān)測鍛件溫度，確保在安全區(qū)間（如起重機(jī)車輪用鋼60Si2MnA加熱上限1200℃）。

• 對關(guān)鍵部件進(jìn)行批次金相抽檢，重點(diǎn)關(guān)注晶粒度評級（要求≤5級）。

• 材料選擇：

• 優(yōu)先選用純凈度高、雜質(zhì)（S、P）含量低的鋼種（如電渣重熔鋼）。

• 操作規(guī)范：

• 避免鍛件在高溫區(qū)長時(shí)間停留，鍛造中斷時(shí)需回爐保溫而非直接空冷。

總結(jié)

過燒與過熱均源于加熱不當(dāng)，但過燒是晶界的災(zāi)難性破壞，而過熱僅是晶粒粗化。通過精準(zhǔn)控溫、優(yōu)化加熱制度及嚴(yán)格質(zhì)檢，可有效避免這兩類缺陷，確保起重機(jī)行車輪鍛件的可靠性與安全性。在實(shí)際生產(chǎn)中，建議結(jié)合材料特性與設(shè)備條件制定個(gè)性化工藝方案，并加強(qiáng)過程監(jiān)控。