金屬材料的成分、組織與性能是相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)體，通常我們認(rèn)為“成分決定組織，組織決定性能”，但是相應(yīng)的成分是否一定能夠得到我們所期望的組織，如何才能得到我們所期望的組織，這是一個(gè)需要我們重新審視和認(rèn)真思考的問(wèn)題。

　　對(duì)于常見(jiàn)的黑色金屬，淬火冷卻技術(shù)被認(rèn)為是獲得預(yù)期組織和性能的有效手段，幾乎所有對(duì)力學(xué)性能和服役性能要求較高的構(gòu)件，都需要進(jìn)行淬火冷卻處理。但在工程應(yīng)用過(guò)程中，若通過(guò)淬火冷卻得到預(yù)期的組織和性能，必須要考慮熱處理前原始組織狀態(tài)。若原始組織狀態(tài)不佳，例如網(wǎng)狀鐵素體、網(wǎng)狀碳化物、魏氏體、混晶、帶狀組織等，通過(guò)常規(guī)的熱處理工藝控制方法，這些“不均勻”組織根本無(wú)法有效解決，導(dǎo)致關(guān)鍵構(gòu)件的韌性、塑性、強(qiáng)度等力學(xué)性能不能滿足技術(shù)要求，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的服役性能。

　　在熱處理行業(yè)中，為了保證熱前組織，一般進(jìn)行預(yù)備熱處理，如退火、正火、調(diào)質(zhì)等，有些甚至進(jìn)行多次退火或正火處理。但上述預(yù)備熱處理會(huì)消耗大量的能耗，增加成本投入，同“高效、經(jīng)濟(jì)、清潔”的行業(yè)發(fā)展方向背道而馳。但一些關(guān)鍵構(gòu)件即使增加了預(yù)備熱處理，預(yù)處理組織也并不一定能從本質(zhì)上得到改善，這要求我們必須探尋問(wèn)題的本質(zhì)原因，并聚焦到熱處理之外的其它前處理工序，如冶金、鑄造、鍛造、焊接等等。

　　1.過(guò)熱組織問(wèn)題探討

　　金屬或合金在熱加工過(guò)程中，由于溫度過(guò)高，工藝過(guò)程控制不當(dāng)使晶粒異常粗大，以致性能顯著降低的現(xiàn)象，稱之為過(guò)熱。常見(jiàn)的過(guò)熱組織包括結(jié)構(gòu)鋼的晶粒粗大，馬氏體粗大、殘余奧氏體過(guò)多、魏氏組織，網(wǎng)狀鐵素體或網(wǎng)狀碳化物等，一般過(guò)熱組織可通過(guò)多次正火或退火進(jìn)行優(yōu)化或消除，對(duì)于較嚴(yán)重的過(guò)熱組織，如石狀斷口等，不能用熱處理消除，必須采用高溫變形和退火聯(lián)合作用才能消除。

　　過(guò)熱組織的狀態(tài)不僅同過(guò)熱溫度的高低有關(guān)，還依賴于隨后的冷卻速率。其實(shí)，鋼的這種變化關(guān)系到組織轉(zhuǎn)變(包括微觀結(jié)構(gòu))，晶界化學(xué)和成分偏析，沉淀相的尺寸、形狀和分布、斷裂方式以及對(duì)機(jī)械性能的影響等各種問(wèn)題。以硫化物為例，會(huì)對(duì)于產(chǎn)品的機(jī)械性能產(chǎn)生極大危害。根據(jù)Fe-S相圖可知，硫在奧氏體中的溶解度隨奧氏體溫度的降低而急劇減少。因此，在加熱后的冷卻過(guò)程中，硫隨著溶解度的降低，在高溫下溶于鋼中的硫通常以MnS雜質(zhì)的形式再沉淀。這種沉淀一般都發(fā)生于奧氏體晶界、孿晶界、殘留硫化物以及能量上有利于形核的奧氏體晶內(nèi)的某種結(jié)晶學(xué)面上。然而這種再沉淀是否發(fā)生，發(fā)生的位置、形態(tài)和分布，除了跟硫的含量有關(guān)以外，還與奧氏體溫度區(qū)間的冷卻速率有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，冷卻速率越快，冷卻后的鋼越接近高溫下的平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)組織均勻性較好;冷卻速率越慢，則由于冷卻過(guò)程中的擴(kuò)散進(jìn)行較充分，晶界上的硫以平衡偏析為主。

　　同時(shí)過(guò)熱組織在第二次正常加熱后，奧氏體仍保留了原來(lái)的粗大晶粒，甚至原來(lái)的位向和原來(lái)的晶界。粗大晶粒之所以會(huì)遺傳下來(lái)，其根本的原因是在大晶粒生成后的組織轉(zhuǎn)變中保持了嚴(yán)格的晶體學(xué)位向關(guān)系。顯然這種遺傳特性在工程應(yīng)用中是應(yīng)該避免和消除的，否則會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的最終服役性能。

　　過(guò)熱組織往往會(huì)存在網(wǎng)狀鐵素體(碳化物)或魏氏體組織，這種組織狀態(tài)嚴(yán)重影響最終的熱處理組織。本文以40Cr搖臂軸為例進(jìn)行探討(如圖1所示)，有效厚度8mm左右，心部調(diào)質(zhì)組織要求3級(jí)以內(nèi)(按GB/T 13320標(biāo)準(zhǔn))，但采用常規(guī)的熱處理工藝方法并不能保證金相組織要求，存在大量條狀和斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體。

　　通過(guò)熱前組織分析，發(fā)現(xiàn)原始組織異常粗大，晶粒度2-3級(jí)，存在明顯的網(wǎng)狀鐵素體及少量魏氏體組織，有人認(rèn)為是淬火介質(zhì)冷卻能力不足，進(jìn)而導(dǎo)致先析鐵素體的大量生成。但通過(guò)采用鹽類水溶性淬火介質(zhì)進(jìn)行淬火處理(880℃×1h)，仍存在細(xì)條狀和塊狀鐵素體。

　　圖1 40Cr搖臂軸產(chǎn)品示意圖       圖2 熱前組織狀態(tài)

　　Fig1 40Cr schematic rocker shaft products Fig2 organization before heattreating

　　圖3 采用鹽類水溶性淬火介質(zhì)淬火組織

　　Fig3 quenching organization uses water-soluble salt quanchant

　　圖4 采用鹽類水溶性淬火介質(zhì)調(diào)質(zhì)組織

　　Fig4 Quenching and tempering organization uses a water-soluble salt quenchant

　　理論研究認(rèn)為P等元素提高鐵素體的開(kāi)始析出溫度，Mn、Cr、Ni等元素降低鐵素體的開(kāi)始析出溫度。由于P、Mn、Cr、Ni等元素在鍛后冷卻過(guò)程中容易產(chǎn)生顯微偏析，鐵素體和珠光體在后序相變時(shí)受其約束。例如，若P元素在晶界處偏析，則在偏析區(qū)內(nèi)鐵素體的開(kāi)始忻出溫度升高，鐵素體首先在高P區(qū)形核長(zhǎng)大。與此同時(shí)，C元素被排擠到大部分尚處于奧氏體狀態(tài)的偏析區(qū)外側(cè)的低P區(qū)，在此區(qū)富聚而轉(zhuǎn)變成珠光體組織。結(jié)果，在晶界上形成高P區(qū)轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀鐵素體.低P區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。同理，Mn、Cr、Ni等元素降低鐵素體的析出溫度.其偏析區(qū)外側(cè)的鐵素體首先形核長(zhǎng)大，C元素被排擠到鐵素體析出溫度比較低的、大部分尚處于奧氏體狀態(tài)的偏析區(qū)內(nèi)，在該區(qū)內(nèi)富集并轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。[3]

　　40Cr搖臂軸鍛造多控制在1150±50℃溫度進(jìn)行的，在這個(gè)溫度下若保持較長(zhǎng)的時(shí)間，易造成鍛件中的奧氏體晶粒粗大，鍛后冷卻時(shí)不但形成粗大的珠光體組織，而且先析鐵素體沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，形成網(wǎng)狀鐵素體。魏氏體組織只在一定的冷卻速度下才能形成，鍛后空冷，其工件加熱溫度高，有利于原子擴(kuò)散而易形成先析的網(wǎng)狀鐵素體，同時(shí)使奧氏體晶粒內(nèi)局部碳原子濃度升高，繼而進(jìn)一步冷卻時(shí)形成魏氏體組織。

　　上述對(duì)比試驗(yàn)說(shuō)明金相組織不合格的本質(zhì)原因并不是淬火冷卻導(dǎo)致，屬于鍛后遺傳組織缺陷。這種鍛后缺陷是具有遺傳特點(diǎn)的，包括雜質(zhì)元素的偏聚和晶粒粗大，通過(guò)調(diào)質(zhì)處理是不可能從根本上解決的，因?yàn)榇慊饻囟鹊?，保溫時(shí)間較短，不能保證充分奧氏體化及均勻化，只能增加相應(yīng)的預(yù)處理工藝。要從根本上解決該問(wèn)題，必須從鍛造工藝及鍛后冷卻上著手。

　　2.帶狀組織問(wèn)題探討

　　常見(jiàn)的帶狀組織缺陷本質(zhì)上是由于鑄造成型過(guò)程中的枝晶偏析引起，該顯微偏析在軋制或鍛造成型過(guò)程中沿軋制方向遺傳下來(lái)，這種帶狀組織在冶金上稱之為“一次帶狀”。這種帶狀偏析可通過(guò)提高終鍛溫度、增大鍛造比、擴(kuò)散退火等方法來(lái)減輕或避免。[4~6]

　　以亞共析鋼為例，在鍛后冷卻過(guò)程中，當(dāng)溫度在Ar3~Ar1二相區(qū)之間時(shí)，鋼的顯微組織為先共析鐵素體和過(guò)冷奧氏體。鋼中一般均含有一定量的Mn、Cr、Ni、Mo等元素，這些元素均能顯著增加過(guò)冷奧氏體在珠光體區(qū)的穩(wěn)定性，增長(zhǎng)了相變?cè)杏?，也減慢了珠光體的形成速度，但對(duì)先共析鐵素體的析出速度影響較小。當(dāng)從高溫狀態(tài)下冷卻時(shí)，先共析鐵素體優(yōu)先在相當(dāng)于較純的原枝晶干部位的奧氏體晶界析出，同時(shí)碳向周圍的奧氏體區(qū)擴(kuò)散，溫度越高、冷卻速度越慢，碳擴(kuò)散越充分，擴(kuò)散距離越遠(yuǎn)，所以形成的鐵素體條帶明顯。這個(gè)過(guò)程在奧氏體化后的冷卻過(guò)程中發(fā)生，冷卻越慢，先共析鐵素體轉(zhuǎn)變?cè)匠浞郑荚胤植荚讲痪鶆?，帶狀組織越嚴(yán)重，這類帶狀就是“二次帶狀”。存在帶狀偏析的工件，在常規(guī)熱處理過(guò)程中碳和合金元素的奧氏體均勻化是相當(dāng)困難的，例如碳的均勻化需要950℃以上，而合金元素則需要1100℃以上，可見(jiàn)常規(guī)的熱處理方式根本無(wú)法解決帶狀偏析的問(wèn)題。[6-9]

　　目前鍛后冷卻方式一是采用沙冷、坑冷、空冷等粗放式的冷卻方式，兩相區(qū)冷卻速度相對(duì)緩慢，易造成帶狀組織的惡化和晶粒粗大等缺陷，嚴(yán)重影響熱后的最終力學(xué)性能，同時(shí)容易獲得或部分獲得馬氏體、貝氏體、魏氏體組織，表面硬度較高且散差大，不利于切削加工，典型組織如圖5所示;二是采用強(qiáng)制風(fēng)冷方式(如等溫正火)，但同時(shí)存在冷卻均勻性差的問(wèn)題，使其鍛坯表層的組織不均勻性，主要是上述冷卻方式不能保證同爐不同工件和同一工件不同截面冷卻的均勻性。風(fēng)速越快，冷卻的均勻性就越差，只能通過(guò)減少裝爐量和增加工件的間距來(lái)改善。同時(shí)風(fēng)冷速度對(duì)于鍛坯的表面溫度非常敏感，隨著表面溫度的降低而迅速降低，不能保證冷卻的均勻性，工件尺寸越大風(fēng)冷的均勻性也越差。此外，因?yàn)榭諝獾臒崛菪?，風(fēng)溫的波動(dòng)避免，風(fēng)溫高低對(duì)于風(fēng)冷速度的影響會(huì)進(jìn)一步惡化冷卻均勻性。

　　圖5 常見(jiàn)帶狀組織及粗大混合組織(X100)

　　Fig 5 Common banded structure and coarse hybrid organization (X100)

　　目前在冶金行業(yè)控軋控冷技術(shù)(TMCP)已經(jīng)應(yīng)用非常成熟，其核心目的是晶粒細(xì)化和細(xì)晶強(qiáng)化，切斷組織遺傳。其中控制冷卻的原理值得借鑒，其過(guò)程是精確控制高溫?cái)U(kuò)散和相變過(guò)程。工藝過(guò)程原理如圖6所示。

　　圖6 控軋控冷原理示意圖

　　Fig6 Schematic diagram of controlled rolling and controlled cooling

　　一般把鍛(軋)后控制冷卻過(guò)程分為三個(gè)階段,稱為一次冷卻、二次冷卻、三次冷卻(空冷),在這三個(gè)冷卻階段中其冷卻目的和要求是不同的[10]。

　　一次冷卻為從終軋溫度開(kāi)始到變形奧氏體向鐵素體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度Ar3溫度范圍內(nèi)的冷卻控制,即控制冷卻的開(kāi)始溫度、冷卻速度及終止溫度。這一階段是控制變形奧氏體的組織狀態(tài),阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大,固定因變形引起的位錯(cuò),降低相變溫度,為相變做組織上的準(zhǔn)備。

　　二次冷卻為從相變開(kāi)始溫度Ar3到相變結(jié)束溫度范圍內(nèi)的冷卻控制。主要是控制鋼材相變時(shí)的冷卻速度和停止控冷的溫度,即通過(guò)控制相變過(guò)程,保證鋼材快冷后得到所需要的金相組織和力學(xué)性能，對(duì)低碳鋼、低合金鋼、微合金化低合金鋼,軋后一次冷卻和二次冷卻可連續(xù)進(jìn)行,終了溫度可達(dá)珠光體相變結(jié)束,然后空冷,所得金相組織為細(xì)鐵素體和細(xì)珠光體及彌散的碳化物。三次冷卻(空冷)，是相變后至室溫范圍內(nèi)的冷卻。[10]

　　筆者認(rèn)為，為了切斷組織遺傳，保證熱前組織的均勻性，鍛后控冷同樣需嚴(yán)格控制一次冷卻和二次冷卻。傳統(tǒng)的粗放式冷卻方式會(huì)造成組織均勻性差，硬度散差大，切削加工性能差，產(chǎn)品最終的熱處理質(zhì)量分散度大。

　　根據(jù)鍛后控冷的基本原理，對(duì)于采用易于形成帶狀組織的鍛坯需要控制一次冷卻和二次冷卻的冷卻速度。一次冷卻通過(guò)快速冷卻降低高溫?cái)U(kuò)散，防止晶粒粗大;二次冷卻控制兩相區(qū)冷卻速度，通過(guò)快速冷卻增大先析鐵素體形核功，抑制碳和合金元素的長(zhǎng)程擴(kuò)散從而有效預(yù)防“二次帶狀”[6~9]。

　　3.“系統(tǒng)冷卻控制”理念的工程應(yīng)用

　　通過(guò)上述過(guò)熱組織、帶狀組織等“顯微偏析”缺陷的分析，因鑄造、鍛造溫度遠(yuǎn)高于常規(guī)熱處理溫度，在凝固形核及高溫階段若冷卻緩慢(Ar1 溫度以上)，會(huì)發(fā)生碳及合金元素的長(zhǎng)程擴(kuò)散，最終導(dǎo)致諸多“不均勻”組織的生成。因常規(guī)熱處理溫度較低，這種高溫階段冷卻不合理產(chǎn)生的“顯微偏析”，通過(guò)常規(guī)熱處理并不能從本質(zhì)上得到解決，只能進(jìn)行適當(dāng)改善和優(yōu)化。從宏觀角度分析，鑄造冷卻、鍛后冷卻和淬火冷卻屬于不同溫度區(qū)間的冷卻過(guò)程，只有將三個(gè)冷卻階段有機(jī)結(jié)合起來(lái)，才能從根本上解決“不均勻”組織的問(wèn)題。

　　3.1鑄后冷卻控制

　　在雜質(zhì)總量不變的情況下，提高鋼質(zhì)的均勻性，相當(dāng)于提高鋼的純凈度。模鑄工藝的凝固過(guò)程緩慢，難于控制，鋼錠中的成分偏析嚴(yán)重。這種偏析在以后的軋制和熱處理過(guò)程中無(wú)法消除，造成鋼的性能上的各向異性。[11]

　　模鑄的宏觀組織，大體上分為三個(gè)區(qū)域，與鑄模接觸的外側(cè)為細(xì)晶區(qū)，其次為柱狀晶區(qū)，中心是晶粒粗大的等軸晶區(qū)。柱狀晶和粗大等軸晶的存在，加劇了鋼材的顯微偏析問(wèn)題，鑄坯的尺寸越大，凝固的冷卻速度越慢，柱狀晶和粗大等軸晶存在的比例就越高。

　　為了優(yōu)化模鑄鑄件的偏析問(wèn)題，應(yīng)采用合理的凝固冷卻過(guò)程控制，優(yōu)化枝晶偏析，控制晶粒度大小。筆者認(rèn)為合理設(shè)計(jì)內(nèi)外冷鐵、外置冷卻裝置、控制開(kāi)箱溫度等控制冷卻的方式，都是比較行之有效的優(yōu)化措施。

　　若采用連續(xù)鑄造方法，可以實(shí)現(xiàn)比較合理的冷卻速率，使鑄坯結(jié)晶過(guò)程穩(wěn)定，內(nèi)部組織穩(wěn)定，非金屬夾雜總量比同鋼種的鋼錠低20%左右。同時(shí)連鑄工藝過(guò)程連續(xù)可控，樹(shù)枝晶間距小，元素偏析小，鑄坯質(zhì)量好，顯著提高了鋼的等向性，保證了組織的“均勻性” [11]。

　　3.2鍛后冷卻路徑控制

　　控軋控冷(TMCP)基本原理就是控制軋后的冷卻路徑，避免高溫區(qū)的長(zhǎng)程擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化和細(xì)晶強(qiáng)化，切斷組織遺傳?？刂栖堉萍夹g(shù)必須與控制冷卻工藝相結(jié)合，才能最有效地改善鋼材的性能?，F(xiàn)代的控制冷卻技術(shù)是“在線”加速冷卻，控制冷卻裝置安裝的位置取決于冷卻鋼材的品種和作用?？刂评鋮s時(shí)通過(guò)控制軋制后三個(gè)不同冷卻階段的工藝參數(shù)(開(kāi)始冷卻溫度、冷卻速率和終止溫度)來(lái)得到所要求的相變組織。[9,10]

　　鍛后冷卻控制方法完全可以借鑒控軋控冷技術(shù)(TMCP)，但應(yīng)根據(jù)鍛造的特點(diǎn)適當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化，如材料淬透性、形狀尺寸、形變量等因素，選擇合適的冷卻路徑。同時(shí)需充分考慮到鍛造殘余應(yīng)力、心表溫度差、不同部位冷卻同時(shí)性等問(wèn)題，特別是Ar1~Ar3(或Accm)溫度區(qū)間的冷速更要嚴(yán)格控制，避免大量先析相的產(chǎn)生。

　　根據(jù)鐵碳相圖可知(如圖7所示)，在平衡冷卻條件下，亞共析鋼從奧氏體狀態(tài)首先轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，過(guò)共析鋼首先轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體，剩余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。但在實(shí)際冷卻條件下，先析鐵素體或滲碳體的析出數(shù)量是隨著冷卻速度的加快而減少的。這種偏離共析成分的過(guò)冷奧氏體所形成的珠光體組織稱為偽共析組織(偽珠光體)，這種偽共析組織的均勻性要比平衡狀態(tài)的組織均勻性好很多，有利于改善最終熱處理性能。

　　在熱處理生產(chǎn)中，為了提高低碳鋼的強(qiáng)度，可采用熱軋后立即水冷或噴霧冷卻的方法減少先析鐵素體量，增加偽珠光體組織量。同理，對(duì)于存在網(wǎng)狀二次滲碳體的過(guò)共析鋼，也可以采用加快冷卻速度的方法抑制先析滲碳體的析出，從而消除網(wǎng)狀二次滲碳體[12]。

　　圖7 鐵碳相圖示意圖

　　Fig7 Iron-carbon phase diagram schematic

　　采用鍛后控冷工藝方法，鍛坯組織得到極大改善，省去了傳統(tǒng)的退火和正火工藝，熱處理能耗可減少30-50%。鍛后控冷工藝過(guò)程如圖8所示。

　　圖8 鍛后控冷過(guò)程控制示意圖

　　Fig 8 controlled cooling after forging process control schematic

　　20CrMnTi齒坯傳統(tǒng)采用鍛后空冷，極易出現(xiàn)二次帶狀問(wèn)題，而采用正火液進(jìn)行鍛后控冷后，其組織為均勻的偽共析組織，這種組織狀態(tài)可以有效改善加工性能和后續(xù)熱處理變形控制。齒坯不同鍛后冷卻方式的組織狀態(tài)如圖9、圖10所示

　　圖9 20CrMnTi鍛后空冷組織狀態(tài)

　　Fig9 organization of air cooling after forging

　　圖10 20CrMnTi鍛后控冷組織狀態(tài)

　　Fig10 organization of controlled cooling after forging

　　4Cr13鍛坯鍛后空冷，易出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物問(wèn)題，而采用正火液進(jìn)行鍛后控冷后，可有效抑制二次網(wǎng)狀碳化物析出，這種組織狀態(tài)可大幅提升熱處理變形控制能力和接觸疲勞強(qiáng)度。4Cr13鍛坯不同鍛后冷卻方式的組織狀態(tài)如圖11、圖12所示。

　　圖11 4Cr13鍛后空冷組織狀態(tài)(X500)

　　Fig11 organization of air cooling after forging(X500)

　　圖12 4Cr13鍛后控冷組織狀態(tài)(X500)

　　Fig12 organization of controlled cooling after forging(X500)

　　這樣一些方法值得我們熱處理行業(yè)深思和借鑒，通過(guò)鍛造和熱處理生產(chǎn)線的整合，可以有效提升裝備制造業(yè)技術(shù)水平，特別是關(guān)鍵構(gòu)件的服役壽命。

　　3.3 熱處理優(yōu)化措施

　　若前處理工藝不合理導(dǎo)致工件已經(jīng)存在上述顯微偏析及雜質(zhì)元素偏析，應(yīng)采用相應(yīng)的預(yù)處理工藝進(jìn)行補(bǔ)救，否則會(huì)影響產(chǎn)品最終的服役性能。要解決上述偏析問(wèn)題，首先要保證足夠高的溫度和保溫時(shí)間，使其能夠得到充分的擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)奧氏體均勻化。因常規(guī)熱處理溫度較低沒(méi)有足夠的能量驅(qū)動(dòng)，建議加熱溫度的選擇應(yīng)在Ac3+100℃(或Acm+100℃)和始鍛溫度之間，溫度越高保溫時(shí)間越長(zhǎng)其均勻化程度越好。

　　這種高溫加熱使其均勻化的方式可以理解為固溶處理，例如戚正風(fēng)采用高溫固溶的方式對(duì)GCr15進(jìn)行雙細(xì)化處理，加熱溫度高達(dá)1200℃，然后以較快的冷卻方式冷卻，使奧氏體晶粒細(xì)化為11級(jí)，碳化物細(xì)化為0.4μ, 工件硬度低于HB270，接觸疲勞壽命提高一倍[13]。

　　細(xì)化晶粒并消除組織遺傳，還可以采用多次循環(huán)正火的方法，初次正火溫度較高，依次逐漸降低正火溫度。浙江大學(xué)材料系的牟軍采用類似工藝對(duì)26Cr2Ni4MoV鋼進(jìn)行正火，正火工藝為1050℃×lh+1000℃×lh + 950℃×lh[13]。它通過(guò)反復(fù)進(jìn)行相變重結(jié)晶, 利用晶粒邊界效應(yīng)來(lái)細(xì)化奧氏體晶粒，但由于此工藝的熱處理溫度較高并多次加熱，導(dǎo)致能源消耗較大, 生產(chǎn)周期也較長(zhǎng)。 這種預(yù)處理方式在細(xì)化晶粒的同時(shí)，還可以有效解決雜質(zhì)元素的偏析問(wèn)題，大幅提升低溫沖擊韌性。

　　4.小結(jié)

　　淬火冷卻對(duì)于產(chǎn)品的組織和性能，在某種程度上具有決定性的影響，但在工程應(yīng)用過(guò)程中，過(guò)熱組織、帶狀組織等顯微偏析問(wèn)題對(duì)于產(chǎn)品的組織、性能產(chǎn)生極大危害。建議機(jī)械行業(yè)應(yīng)強(qiáng)化“系統(tǒng)冷卻控制”的理念，充分重視鑄造冷卻和鍛后冷卻對(duì)于產(chǎn)品最終服役性能的影響。既可以改變 “重控形輕控性”的傳統(tǒng)熱加工方式;又可改變熱加工工序相互割裂的現(xiàn)狀，有效提升產(chǎn)品的服役性能，同時(shí)大幅減少熱處理能耗。措施如下：

　　(1)控制鑄造冷卻過(guò)程，可減輕成分偏析、先共晶相分布不均勻等問(wèn)題，提高鑄坯的均勻性;

　　(2)控制鍛后冷卻路徑，嚴(yán)格控制一次冷卻和二次冷卻的速度，避免過(guò)熱組織、帶狀組織等出現(xiàn)，提升熱處理性能;

　　(3)若存在上述組織缺陷，應(yīng)修正傳統(tǒng)的熱處理工藝方法，可根據(jù)材質(zhì)的具體特點(diǎn)選擇合適的固溶預(yù)處理工藝，消除遺傳組織，保證組織均勻性，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。