重型鍛件的主要、根本的特點(diǎn)就是它的尺寸大和重量大。
(1)由于尺寸大和重量大,重型鍛件必須由重型鋼錠直接鍛成。眾所周知,重型鋼錠中的偏析、疏松、縮孔、非金屬夾雜物和各種組織不均勻性非常嚴(yán)重,氣體含量也比較高,而且這些缺陷很難再隨后的鍛造過(guò)程中去除,所以在重型鍛件中往往存在著顯著的化學(xué)成分不均勻性,多種多樣的組織缺陷和過(guò)高的有害氣體含量,從而使重型鍛件的熱處理過(guò)程往往十分復(fù)雜,費(fèi)時(shí)和昂貴。因此必須小心翼翼地進(jìn)行。
(2)其次,由于尺寸大和重量大,工件的熱容量必然很大,這就使得重型鍛件在執(zhí)行熱處理工序時(shí)不可能得到比較大的加熱速度和冷卻速度。因此,對(duì)于性能質(zhì)量要求較高,必須通過(guò)調(diào)質(zhì)或淬火使鋼的內(nèi)部組織發(fā)生重大改變的重型鍛件,必須采用過(guò)冷奧氏體非常穩(wěn)定、淬透性很高的鋼種,如Ni-Cr-Mo等。但是,過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性高的鋼易于發(fā)生組織遺傳,并進(jìn)而造成合金鋼大鍛件中的晶粒粗大和大小不均。為了解決這個(gè)問(wèn)題,往往需要采用特殊和比較復(fù)雜的熱處理過(guò)程。
(3)再者,尺寸大和重量大,不然使得重型工件在加熱和冷卻的過(guò)程中,產(chǎn)生巨大的表面與心部溫差和組織轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性,并進(jìn)而造成工件中的巨大內(nèi)應(yīng)力。在重型鍛件中,巨大的壓應(yīng)力會(huì)對(duì)重型鍛件內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生阻礙作用,使其推遲或減少轉(zhuǎn)變數(shù)量;巨大的拉應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致工件中的裂紋,甚至整體斷裂。此外,在熱處理過(guò)程結(jié)束之后,巨大的內(nèi)應(yīng)力會(huì)轉(zhuǎn)化為永駐于重型鍛件內(nèi)部的殘余應(yīng)力,其數(shù)值有時(shí)可高達(dá)數(shù)十或百余MPa,并可與其他有害因素結(jié)合,造成重型鍛件在儲(chǔ)存或運(yùn)送中發(fā)生斷裂,稱為置裂。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力的數(shù)值較小時(shí),雖然不會(huì)導(dǎo)致斷裂的發(fā)生,卻會(huì)引起重型鍛件的尺寸,形狀的不穩(wěn)定,并將轉(zhuǎn)化成為鍛件在正常工作時(shí)所承受載荷的一部分,使工件的有效承載能力降低。
此外,還有重型鍛件在力學(xué)性能上的方向性,工件表層與心部組織,性能上的巨大差異等,也都是由于其尺寸大,重量大所引起的。