引發(fā)鍛件缺陷的原因

1、引發(fā)鍛件缺陷的主要原因一、備料不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷及其對鍛件的影響備料不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷有以下幾種：1 .切斜切斜是在鋸床或沖床上下料時(shí)，由于未將棒料壓緊，致使坯料端面相對于縱軸線的傾斜量超過了規(guī)定的許可值。嚴(yán)重的切斜，可能在鍛造過程中形成折疊。2 .坯料端部彎曲并帶毛刺在剪斷機(jī)或沖床上下料時(shí)，由于剪刀片或切斷模刃口之間的間隙過大或由于刃口不銳利，使坯料在被切斷之前已有彎曲，結(jié)果部分金屬被擠人刀片或模具的間隙中，形成端部下垂毛刺。有毛刺的坯料，加熱時(shí)易引起局部過熱、過燒，鍛造時(shí)易產(chǎn)生折疊和開裂。3 .坯料端面凹陷在剪床上下料時(shí)，由于剪刀片之間的間隙太小，金屬斷面上、下裂紋不重合，產(chǎn)生二次剪切，結(jié)果部分端

2、部金屬被拉掉，端面成凹陷狀。這樣的坯料鍛造時(shí)易產(chǎn)生折疊和開裂。4 .端部裂紋在冷態(tài)剪切大斷面合金鋼和高碳鋼棒料時(shí)，常常在剪切后34h發(fā)現(xiàn)端部出現(xiàn)裂紋。主要是由于刀片的單位壓力太大，使圓形斷面的坯料壓扁成橢圓形，這時(shí)材料中產(chǎn)生了很大的內(nèi)應(yīng)力。而壓扁的端面力求恢復(fù)原來的形狀，在內(nèi)應(yīng)力的作用下則常在切料后的幾小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)裂紋。材料硬度過高、硬度不均和材料偏析較嚴(yán)重時(shí)也易產(chǎn)生剪切裂紋。有端部裂紋的坯料，鍛造時(shí)裂紋將進(jìn)一步擴(kuò)展。5 .氣割裂紋氣割裂紋一般位于坯料端部，是由于氣割前原材料沒有預(yù)熱，氣割時(shí)產(chǎn)生組織應(yīng)力和熱應(yīng)力引起的。有氣割裂紋的坯料，鍛造時(shí)裂紋將進(jìn)一步擴(kuò)展。因此鍛前應(yīng)予以預(yù)先清除。6 .凸芯開

3、裂車床下料時(shí)，在棒料端面的中心部位往往留有凸芯。鍛造過程中，由于凸芯的斷面很小，冷卻很快，因而其塑性較低，但坯料基體部分?jǐn)嗝娲螅鋮s慢，塑性高。因此，在斷面突變交接處成為應(yīng)力集中的部位，加之兩部分塑性差異較大，故在錘擊力的作用下，凸芯的周圍容易造成開裂。二、加熱工藝不當(dāng)常產(chǎn)生的缺陷加熱不當(dāng)所產(chǎn)生的缺陷可分為：由于介質(zhì)影響使坯料外層組織化學(xué)狀態(tài)變化而引起的缺陷，如氧化、脫碳、增碳和滲硫、滲銅等。由內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的異常變化引起的缺陷，如過熱、過燒和未熱透等。由于溫度在坯料內(nèi)部分布不均，引起內(nèi)應(yīng)力（如溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力）過大而產(chǎn)生的坯料開裂等。下面介紹其中幾種常見的缺陷，其余的可見有關(guān)的實(shí)例。1 .脫

4、碳脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化，使得表層的含碳量較內(nèi)部有明顯降低的現(xiàn)象。脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時(shí)間有關(guān)。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳，高碳鋼易脫碳，含硅量多的鋼也易脫碳。脫碳使零件的強(qiáng)度和疲勞性能下降，磨損抗力減弱。2 .增碳經(jīng)油爐加熱的鍛件，常常在表面或部分表面發(fā)生增碳現(xiàn)象。有時(shí)增碳層厚度達(dá)1.51.6mm增碳層的含碳量達(dá)1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右，局部點(diǎn)含碳量甚至超過2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），出現(xiàn)萊氏體組織。這主要是在油爐加熱的情況下，當(dāng)坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個(gè)噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時(shí)，由于油和空氣混合得不太好，因而燃燒不完全，結(jié)果在坯料的表面形成還

5、原性的滲碳?xì)夥眨瑥亩a(chǎn)生表面增碳的效果。增碳使鍛件的機(jī)械加工性能變壞，切削時(shí)易打刀。3 .過熱過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高，或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間太長，或由于熱效應(yīng)使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。碳鋼（亞共析或過共析鋼）過熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織。馬氏體鋼過熱之后，往往出現(xiàn)晶內(nèi)織構(gòu)，工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過熱組織。鈦合金過熱后，出現(xiàn)明顯的B相晶界和平直細(xì)長的魏氏組織。合金鋼過熱后的斷口會出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過熱組織，由于晶粒粗大，將引起力學(xué)性能降低，尤其是沖擊韌度。一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過正常熱處理（正火、淬火）之后，組織可以改善，性能也隨之恢復(fù)，這種過熱常

6、被稱之為不穩(wěn)定過熱；而合金結(jié)構(gòu)鋼的嚴(yán)重過熱經(jīng)一般的正火（包括高溫正火）、退火或淬火處理后，過熱組織不能完全消除，這種過熱常被稱之為穩(wěn)定過熱。4 .過燒過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區(qū)停留時(shí)間過長，爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙，并與鐵、硫、碳等氧化，形成了易熔的氧化物的共晶體，破壞了晶粒間的聯(lián)系，使材料的塑性急劇降低。過燒嚴(yán)重的金屬，撤粗時(shí)輕輕一擊就裂，拔長時(shí)將在過燒處出現(xiàn)橫向裂紋。過燒與過熱沒有嚴(yán)格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來判斷過燒。對碳鋼來說，過燒時(shí)晶界熔化、嚴(yán)重氧化工模具鋼（高速鋼、Cr12型鋼等）過燒時(shí)，品界因熔化而出現(xiàn)魚骨狀萊氏體。鋁合金

7、過燒時(shí)出現(xiàn)晶界熔化三角區(qū)和復(fù)熔球等。鍛件過燒后，往往無法挽救，只好報(bào)廢。5 .加熱裂紋在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導(dǎo)熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時(shí)，如果低溫階段加熱速度過快，則坯料因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。加之此時(shí)坯料由于溫度低而塑性較差，若熱應(yīng)力的數(shù)值超過坯料的強(qiáng)度極限，就會產(chǎn)生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋，使整個(gè)斷面裂開。6 .銅脆銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀。高倍觀察時(shí)，有淡黃色的銅（或銅的固溶體）沿晶界分布。坯料加熱時(shí)，如爐內(nèi)殘存氧化銅屑，在高溫下氧化鋼還原為自由銅，熔融的鋼原子沿奧氏體品界擴(kuò)展，削弱了晶粒間的聯(lián)系。另外，鋼中含銅量較高>2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，如在氧化性氣氛中

8、加熱，在氧化鐵皮下形成富銅層，也引起鋼脆。三、鍛造工藝不當(dāng)常產(chǎn)生的缺陷鍛造工藝不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷通常有以下幾種1 .大晶粒大晶粒通常是由于始鍛溫度過高和變形程度不足、或終鍛溫度過高、或變形程度落人臨界變形區(qū)引起的。鋁合金變形程度過大，形成織構(gòu)；高溫合金變形溫度過低，形成混合變形組織時(shí)也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大將使鍛件的塑性和韌性降低，疲勞性能明顯下降。2 .晶粒不均勻晶粒不均勻是指鍛件某些部位的晶粒特別粗大，某些部位卻較小。產(chǎn)生晶粒不均勻的主要原因是坯料各處的變形不均勻使晶粒破碎程度不一，或局部區(qū)域的變形程度落人臨界變形區(qū)，或高溫合金局部加工硬化，或淬火加熱時(shí)局部晶粒粗大。耐熱鋼及高溫合金對晶粒

9、不均勻特別敏感。晶粒不均勻?qū)⑹瑰懠某志眯阅?、疲勞性能明顯下降。3 .冷硬現(xiàn)變形時(shí)由于溫度偏低或變形速度太快，以及鍛后冷卻過快，均可能使再結(jié)晶引起的軟化跟不上變形引起的強(qiáng)化（硬化），從而使熱鍛后鍛件內(nèi)部仍部分保留冷變形組織。這種組織的存在提高了鍛件的強(qiáng)度和硬度，但降低了塑性和韌性。嚴(yán)重的冷硬現(xiàn)象可能引起鍛裂。4 .裂紋裂紋通常是鍛造時(shí)存在較大的拉應(yīng)力、切應(yīng)力或附加拉應(yīng)力引起的。裂紋發(fā)生的部位通常是在坯料應(yīng)力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和內(nèi)部有微裂紋、或坯料內(nèi)存在組織缺陷，或熱加工溫度不當(dāng)使材料塑性降低，或變形速度過快、變形程度過大，超過材料允許的塑性指針等，則在撤粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、彎

10、曲和擠壓等工序中都可能產(chǎn)生裂紋。5 .龜裂龜裂是在鍛件表面呈現(xiàn)較淺的龜狀裂紋。在鍛件成形中受拉應(yīng)力的表面（例如，未充滿的凸出部分或受彎曲的部分）最容易產(chǎn)生這種缺陷。引起龜裂的內(nèi)因可能是多方面的：原材料合Cu、Sn等易熔元素過多。高溫長時(shí)間加熱時(shí)，鋼料表面有銅析出、表面晶粒粗大、脫碳、或經(jīng)過多次加熱的表面。燃料含硫量過高，有硫滲人鋼料表面。6 .飛邊裂紋飛邊裂紋是模鍛及切邊時(shí)在分模面處產(chǎn)生的裂紋。飛邊裂紋產(chǎn)生的原因可能是：在模鍛操作中由于重?fù)羰菇饘購?qiáng)烈流動產(chǎn)生穿筋現(xiàn)象。鎂合金模鍛件切邊溫度過低；銅合金模鍛件切邊溫度過高。7 .分模面裂紋分模面裂紋是指沿鍛件分模面產(chǎn)生的裂紋。原材料非金屬夾雜多，模

11、鍛時(shí)向分模面流動與集中或縮管殘余在模鍛時(shí)擠人飛邊后常形成分模面裂紋。8 .折疊折疊是金屬變形過程中已氧化過的表層金屬匯合到一起而形成的。它可以是由兩股（或多股）金屬對流匯合而形成；也可以是由一股金屬的急速大量流動將鄰近部分的表層金屬帶著流動，兩者匯合而形成的；也可以是由于變形金屬發(fā)生彎曲、回流而形成；還可以是部分金屬局部變形，被壓人另一部分金屬內(nèi)而形成。折疊與原材料和坯料的形狀、模具的設(shè)計(jì)、成形工序的安排、潤滑情況及鍛造的實(shí)際操作等有關(guān)。折疊不僅減少了零件的承載面積，而且工作時(shí)由于此處的應(yīng)力集中往往成為疲勞源。9 .穿流穿流是流線分布不當(dāng)?shù)囊环N形式。在穿流區(qū)，原先成一定角度分布的流線匯合在一起

12、形成穿流，并可能使穿流區(qū)內(nèi)、外的晶粒大小相差較為懸殊。穿流產(chǎn)生的原因與折疊相似，是由兩股金屬或一股金屬帶著另一股金屬匯流而形成的，但穿流部分的金屬仍是一整體。穿流使鍛件的力學(xué)性能降低，尤其當(dāng)穿流帶兩側(cè)晶粒相差較懸殊時(shí)，性能降低較明顯。10 .鍛件流線分布不順鍛件流線分布不順是指在鍛件低倍上發(fā)生流線切斷、回流、渦流等流線紊亂現(xiàn)象。如果模具設(shè)計(jì)不當(dāng)或鍛造方法選擇不合理，預(yù)制毛坯流線紊亂；工人操作不當(dāng)及模具磨損而使金屬產(chǎn)生不均勻流動，都可以使鍛件流線分布不順。流線不順會使各種力學(xué)性能降低，因此對于重要鍛件，都有流線分布的要求。11 .鑄造組織殘留鑄造組織殘留主要出現(xiàn)在用鑄錠作坯料的鍛件中。鑄態(tài)組織主

13、要?dú)埩粼阱懠睦щy變形區(qū)。鍛造比不夠和鍛造方法不當(dāng)是鑄造組織殘留產(chǎn)生的主要原因。鑄造組織殘留會使鍛件的性能下降，尤其是沖擊韌度和疲勞性能等。12 .碳化物偏析級別不符要求碳化物偏析級別不符要求主要出現(xiàn)于萊氏體工模具鋼中。主要是鍛件中的碳化物分布不均勻，呈大塊狀集中分布或呈網(wǎng)狀分布。造成這種缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析級別差，加之改鍛時(shí)鍛比不夠或鍛造方法不當(dāng)具有這種缺陷的鍛件，熱處理淬火時(shí)容易局部過熱和淬裂。制成的刃具和模具使用時(shí)易崩刃等。13 .帶狀組織帶狀組織是鐵素體和珠光體、鐵素體和奧氏體、鐵素體和貝氏體以及鐵素體和馬氏體在鍛件中呈帶狀分布的一種組織，它們多出現(xiàn)在亞共折鋼、奧氏體鋼和半馬氏體鋼中。這種組織，是在兩相共存的情況下鍛造變形時(shí)產(chǎn)生的帶狀組織能降低材料的橫向塑性指針，特別是沖擊韌性。在鍛造或零件工作時(shí)常易沿鐵素體帶或兩相的交界處開裂。14 .局部充填不足局部充填不足主要發(fā)生在筋肋、凸角、轉(zhuǎn)角、圓角部位，尺寸不符合圖樣要求。產(chǎn)生的原因可能是：鍛造溫度低，金屬流動性差；設(shè)備噸位不夠或錘擊力不足；制坯模設(shè)計(jì)不合理，坯料體積或截面尺寸不合格；模膛中堆積氧化皮或焊合變形金屬。15 .欠壓