防止鍛造加熱缺陷產(chǎn)生的對策

1、 專業(yè)技術(shù)文件 / Technical documentation 編號： 防止鍛造加熱缺陷產(chǎn)生的對策Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：_日期：_防止鍛造加熱缺陷產(chǎn)生的對策溫馨提示：該文件為本公司員工進(jìn)行生產(chǎn)和各項(xiàng)管理工作共同的技術(shù)依據(jù)，通過對具體的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范、約束，以確保生產(chǎn)、管理活動的正常、有序、優(yōu)

2、質(zhì)進(jìn)行。本文檔可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和使用。 鍛造是我廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)巾的重要性工種, 每年鍛造毛坯達(dá)400余t, 由于加熱不規(guī)范, 造成鍛件缺陷較多, 嚴(yán)重時(shí)可造成廢品。經(jīng)過在日常生產(chǎn)過程與其他技術(shù)人員的研究, 總結(jié)了一些鍛件缺陷形成的原因及防止方法。坯料在加熱過程中可能產(chǎn)生的缺陷有氧化、脫碳、過熱、過燒、內(nèi)部開裂等。正確的加熱應(yīng)盡量減少或防止這些缺陷的產(chǎn)生。 1 氧化缺陷 氧化是爐氣中的氧化性氣體(0：, CO：, H20, SO )與鐵化合, 形成氧化皮, 最外層是Fe20, 氧化皮的現(xiàn)象。形成氧化缺陷的因素有： (1)爐氣成分?；鹧婕訜釥t的爐氣通常是由以下3種氣體成分組成, 即氧化性氣體(0

3、 , co , H：0, SO：)；還原性氣體(CO, H )和中性氣體(N：)。爐氣的性質(zhì)取決于燃燒時(shí)空氣的消耗量。當(dāng)供給空氣過多時(shí), 爐氣性質(zhì)為氧化性, 促進(jìn)氧化, 形成較厚的氧化皮。相反, 如供給空氣不足時(shí), 爐氣則呈還原性, 氧化皮很薄但不易去除。 (2)加熱溫度。隨著鋼的加熱溫度升高, 由于氧化擴(kuò)散速度加快, 因此氧化過程就越劇烈, 結(jié)果形成氧化皮也越厚。一般睛況, 加熱溫度在低于570 600時(shí), 氧化速度很慢；當(dāng)溫度超過900 oC- 950以后, 氧化急劇增加, 到1 375 oC時(shí), 氧化皮開始熔化。 (3)加熱時(shí)間。鋼的加熱時(shí)間越長, 氧化擴(kuò)大量便越大, 形成氧化鐵則越多。

4、特別是加熱到高溫階段, 加熱時(shí)間的影響就更 大。 (4)鋼的化學(xué)成分。當(dāng)鋼質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于03時(shí), 隨著鋼含量的增加, 形成的氧化皮將減少, 這是因?yàn)楹剂扛邥r(shí), 由于鋼表面的氧化過程中生成了CO, 可削弱氧化性氣體對鋼表面的作用。如鋼巾含有Cr, Ni, AI, Mo等合金元素, 在表面形成致密的氧化薄膜。由于這層氧化薄膜透氣性很小, 能阻止氧化性氣體向內(nèi)擴(kuò)散, 又閃其膨脹系數(shù)和鋼接近一致, 在加熱時(shí)又能牢固附在鋼的表面, 起到保護(hù)作川, 從而減少氧化。當(dāng)鋼巾Nj, Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于13一20時(shí), 幾乎就不產(chǎn)生氧化缺陷。 氧化缺陷的危害性很大：它直接造成了鋼鐵的損耗；降低鍛件尤其是模鍛件的表面質(zhì)

5、量；加劇工具、模具的磨損；使加熱爐底腐蝕損壞, 降低它的使剛壽命。鋼料在爐內(nèi)加熱時(shí)脫落的堿性氧化皮與含酸性耐火材料的爐底發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 而使?fàn)t底軟熔損失。 火焰爐加熱時(shí)為了減少氧化皮的產(chǎn)生, 可采用下列措施：在確保壞料加熱質(zhì)量的前提下, 盡量采=j快速加熱, 以縮短加熱時(shí)間, 特別是高溫階段的加熱時(shí)間；在燃料完全燃燒的條件下, 盡可能減少過剩氣量, 以免爐內(nèi)剩余氧過多；注意減少燃?xì)庵械乃郑粻t膛應(yīng)保持不大的正壓力, 防止?fàn)t外冷空氣吸入爐內(nèi)；應(yīng)盡量采用少裝、勤裝及適時(shí)出爐的操作方法；在精密模鍛與高合金、有色金屬等關(guān)鍵件的鍛造巾, 可采 【H少氧化、無氧化加熱措施。 2 脫碳缺陷 脫碳是鋼表面巾的

6、碳在高溫下與氧或氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、生成一氧化碳或甲烷等可燃?xì)怏w被燒掉而造成的。產(chǎn)生脫碳缺陷 的兇素如下： (1)爐氣成分。在爐氣成分巾, 脫碳能力最強(qiáng)的是H 0(汽), 其次是CO：, 較弱的是H 。一般在中性介質(zhì)或弱氧化性介質(zhì)巾加 熱時(shí), 可以減少脫碳, 另外在爐內(nèi)空氣過剩時(shí), 脫碳減弱鋼材表面形成氧化皮較多阻礙碳的擴(kuò)散。當(dāng)爐內(nèi)空氣不足時(shí)脫碳層會加深。這是因?yàn)闋t內(nèi)空氣不足時(shí), 燃燒產(chǎn)物巾會出現(xiàn)氫氣, 這種氫氣在有水汽存在時(shí)是最強(qiáng)烈的脫碳?xì)怏w。 (2)加熱溫度的影響。鋼在氧化性爐氣中加熱, 既產(chǎn)生氧化, 也引起脫碳。加熱溫度在700 cc1 000 oC時(shí), 由于表面氧化皮阻礙碳擴(kuò)散, 因此脫碳

7、過程比氧化要慢。隨著加熱溫度的升高, 一方面氧化的速度迅速增加, 另一方面脫碳的速度也加快, 但此時(shí)氧化皮喪失保護(hù)作用, 在達(dá)到某一溫度后, 脫碳就比氧化更劇烈。如GCrI5鋼在1 100 oC-l 200溫度時(shí), 產(chǎn)生強(qiáng)烈脫碳現(xiàn)象。 (3)加熱時(shí)間。鋼的加熱時(shí)間越長, 脫碳層厚度則越厚。但兩者不成正比關(guān)系, 當(dāng)厚度達(dá)到一定值后, 脫碳速度將逐漸減慢。例如高速鋼在l 000的高溫經(jīng)O5 h, 其脫碳層深度為O4 mm, 保溫4h為1 mm, 保溫12 h為12mm。 (4)鋼的化學(xué)成分。鋼的化學(xué)成分對脫碳影響很大。鋼中含碳量越高, 脫碳傾向就越大。w, A1, si, co等元素使鋼脫碳增加,

8、 而Cr, Mn等元素則能阻止鋼的脫碳。脫碳缺陷的危害性很大：由于鋼表面層含碳量降低, 將使制成的零件表面的強(qiáng)度和耐磨性降低；使零件疲勞強(qiáng)度降低, 零件在長期交變應(yīng)力的作用下會產(chǎn)生疲勞斷裂。但如果脫碳層的深度沒有超過鍛件的機(jī)械加工余量, 則脫碳層可隨切屑一起除去而無危害。 減少脫碳缺陷的方法有：采片J快速加熱, 控制加熱時(shí)間, 尤其是要縮短在高溫下的保溫時(shí)問；加熱前坯料表面涂上保護(hù)涂層, 如石墨粉與小玻璃混合劑, 硼砂小浸液, 玻璃粉涂料等；縮短高溫階段的加熱時(shí)間, 使加熱好的坯料及時(shí)fJI爐鍛造；在保護(hù)氣體中加熱。 3 過熱缺陷 鋼料加熱時(shí)由于加熱溫度超過某一溫度, 或在高溫下保溫時(shí)間過長,

9、 引起奧氏體品粒 著粗化的現(xiàn)象稱為過熱。產(chǎn)生過熱缺陷的主要因素是加熱溫度與保溫時(shí)間。加熱溫度越高, 品粒越粗大。通常把品粒開始急劇長大的溫度稱為晶粒長大的l臨界溫度, 并視為該種金屬的過熱溫度。鋼的過熱溫度與其化學(xué)成分有關(guān)。如鋼巾含鈦、鎢、釩、鈮等元素能減少過熱傾向；而碳、錳、硫、磷等元素能增加鋼的過熱傾向。 過熱缺陷會引起下列問題：過熱缺陷嚴(yán)重的鋼, 鍛造時(shí)邊角可能產(chǎn)生裂紋；一般性熱的鋼并不影響鍛造, 但是過熱鋼鍛造的鍛件, 品粒度仍比正常鍛件的品粒粗大, 使鍛件機(jī)械性能降低；過熱鋼鍛造的鍛件淬火時(shí), 容易引起變形和開裂。 為了補(bǔ)救過熱缺陷, 如果條件允許, 可用再次鍛造或調(diào)質(zhì)、正火等處理方

10、法使品粒細(xì)化。但是一些Cr, Ni含量高的合金鋼, 產(chǎn)生過熱后是無法用熱處理改正的。總之, 嚴(yán)格控制鋼料的加熱溫度和保溫時(shí)間, 是防止過熱的最好措施。 4 過燒缺陷 當(dāng)鋼料加熱到近熔點(diǎn)時(shí), 不僅奧氏體品粒粗大而且爐中氧化性氣體滲入品間, 使品問物質(zhì)如Fe, C, S發(fā)生氧化, 形成易熔共晶體氧化物, 破壞了品粒問的聯(lián)系, 這種現(xiàn)象稱為過燒。過燒的鋼料, 強(qiáng)度很低, 失去塑性, 不能鍛造, 一擊便破裂成碎塊。它的斷口品粒粗大, 呈淺藍(lán)色?？梢? 過燒鋼料是不可補(bǔ)救的廢品, 只有回爐重新冶煉。 防止過燒缺陷應(yīng)采取下列措施：嚴(yán)格控制加熱溫度, 鋼料的最高加熱溫度至少應(yīng)比溶點(diǎn)低tO0 oC, 大致可認(rèn)為, 低碳鋼加熱溫度不應(yīng)該超過1 300一1 500；高碳鋼不超過1 2001 150；控制爐內(nèi)的氣體成分, 盡量減少過剩的空氣量；坯料與噴火口保持一定距離, 不得使火焰與坯料直接接觸, 以防局部過燒；采用電阻加熱爐時(shí), 坯料離電阻絲的距離不應(yīng)小于100 mm, 以免局部過燒。 5 內(nèi)部開裂缺陷 鋼料加熱時(shí), 由于表面溫度先升高, 巾心溫度后升高, 這樣使鋼料表面的熱膨脹大于巾心部分, 在中心部分便引起三向拉 應(yīng)力。這種由于溫度不均勻而引起的內(nèi)應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力。鋼料斷面越大(例如大鋼錠), 加熱速度越快, 溫度應(yīng)力就越大。但需指出, 只有鋼料處在室溫至500一550