鍛造廠火車輪鍛件鍛造溫度范圍的確定原則是:應能保證金屬在鍛造溫度范圍內具有較高的塑性和較小的變形抗力,并能使制出的火車輪鍛件獲得所希望的組織和性能。在此前提下,鍛造溫度范圍應盡可能取得寬一些,以便減少鍛造火次,降低消耗,提高生產效率并方便操作等。金屬的鍛造溫度范圍是指開始鍛造溫度(始鍛溫度)和結束鍛造溫度(終鍛溫度)之間的一段溫度區間。
確定火車輪鍛件鍛造溫度范圍的基本方法是:運用合金相圖、塑性圖、抗力圖及再結晶圖等,從塑性、變形抗力和火車輪鍛件的組織性能三個方面進行綜合分析,確定出合理的鍛造溫度范圍,并在生產實踐中進行驗證和修改。
一般來說,碳鋼的火車輪鍛件的鍛造溫度范圍,僅根據鐵-碳相圖就可確定。大部分合金結構和合金工具鋼,因其合金元素含量較少,對鐵-碳相圖形式并無明顯影響,因此也可參照鐵-碳相圖來初步確定鍛造溫度范圍。對于鋁合金、鈦合金、銅合金、不銹鋼及高溫合金等的火車輪鍛件,往往需要綜合運用各種方法,才能確定出合理的鍛造溫度范圍。
始鍛溫度:始鍛溫度高,則金屬的塑性高,抗力小,變形時消耗的能量小,可以采取更大變形量的工藝。但加熱溫度過高,不但氧化、脫碳嚴重、還會引起過熱、過燒。在確定始鍛溫度時,首先應保證金屬不產生過熱、過燒,有時還要受高溫析出相的限制等。對于碳鋼,為了防止產生過熱、過燒,起始鍛溫度一般比鐵-碳相圖的固相線低150-250℃。
始鍛溫度還需要根據具體情況進行適當的調整,當采用高速錘鍛造時,因高速變形產生的熱效應溫升有可能引起坯料過燒,此時的始鍛溫度應比通常始鍛溫度低100℃左右。
終鍛溫度:終鍛溫度過高,停鍛之后,火車輪鍛件內部晶粒會繼續長大,出現粗晶組織或析出第二相,降低火車輪鍛件的力學性能。若終鍛溫度低于再結晶溫度,鍛坯內部會出現加工硬化,使塑性降低,變形抗力急劇增加,容易使坯料在鍛打過程中開裂,或在坯料內部產生較大的殘余應力,致使火車輪鍛件在冷卻過程中或后續工序中產生開裂。另外,不完全熱變形還會造成火車輪鍛件組織不均勻等。為了保證鍛后火車輪鍛件內部為再結晶組織,終鍛溫度一般要高于金屬的再結晶溫度50-100℃。金屬的變形抗力圖常常作為確定終鍛溫度的主要依據之一。