鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷

    鍛件的缺陷包括表面缺陷和內(nèi)部缺陷。有的鍛件缺陷會(huì)影響后續(xù)工序的加工質(zhì)量，有的則嚴(yán)重影響鍛件的性能，降低所制成品件的使用壽命，甚至危及安全。因此，為提高鍛件質(zhì)量，避免鍛件缺陷的產(chǎn)生，應(yīng)采取相應(yīng)的工藝對策，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)全過程的質(zhì)量控制。本章概要介紹三方面的問題：鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷；鍛件質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法；鍛件質(zhì)量分析的一般過程。

　　(一)鍛造對金屬組織和性能的影響鍛造生產(chǎn)中，除了必須保證鍛件所要求的形狀和尺寸外，還必須滿足零件在使用過程中所提出的性能要求，其中主要包括：強(qiáng)度指針、塑性指針、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌度和抗應(yīng)力腐蝕性能等，對高溫工作的零件，還有高溫瞬時(shí)拉伸性能、持久性能、抗蠕變性能和熱疲勞性能等。鍛造用的原材料是鑄錠、軋材、擠材和鍛坯。而軋材、擠材和鍛坯分別是鑄錠經(jīng)軋制、擠壓及鍛造加工后形成的半成品。鍛造生產(chǎn)中，采用合理的工藝和工藝參數(shù)，可以通過下列幾方面來改善原材料的組織和性能：

1、打碎柱狀晶，改善宏觀偏析，把鑄態(tài)組織變?yōu)殄憫B(tài)組織，并在合適的溫度和應(yīng)力條件下，焊合內(nèi)部孔隙，提高材料的致密度；

2、鑄錠經(jīng)過鍛造形成纖維組織，進(jìn)一步通過軋制、擠壓、模鍛，使鍛件得到合理的纖維方向分布；

3、控制晶粒的大小和均勻度；

4、改善第二相(例如：萊氏體鋼中的合金碳化物)的分布；

5、使組織得到形變強(qiáng)化或形變——相變強(qiáng)化等。由于上述組織的改善，使鍛件的塑性、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度及持久性能等也隨之得到了提高，然后通過零件的后熱處理就能得到零件所要求的硬度、強(qiáng)度和塑性等良好的綜合性能。但是，如果原材料的質(zhì)量不良或所采用的鍛造工藝不合理，則可能產(chǎn)生鍛件缺陷，包括表面缺陷、內(nèi)部缺陷或性能不合格等。

　　(二)原材料對鍛件質(zhì)量的影響原材料的良好質(zhì)量是保證鍛件質(zhì)量的先決條件，如原材料存在缺陷，將影響鍛件的成形過程及鍛件的終質(zhì)量。如原材料的化學(xué)元素超出規(guī)定的范圍或雜質(zhì)元素含量過高，對鍛件的成形和質(zhì)量都會(huì)帶來較大的影響，例如：S、B、Cu、Sn等元素易形成低熔點(diǎn)相，使鍛件易出現(xiàn)熱脆。為了獲得本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，鋼中殘余鋁含量需控制在一定范圍內(nèi)，例如Al酸0.02%～0.04%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。含量過少，起不到控制晶粒長大的作用，常易使鍛件的本質(zhì)晶粒度不合格；含鋁量過多，壓力加工時(shí)在形成纖維組織的條件下易形成木紋狀斷口、撕痕狀斷口等。又如，在1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼中，Ti、Si、Al、Mo的含量越多，則鐵素體相越多，鍛造時(shí)愈易形成帶狀裂紋，并使零件帶有磁性。如原材料內(nèi)存在縮管殘余、皮下起泡、嚴(yán)重碳化物偏析、粗大的非金屬夾雜物(夾渣)等缺陷，鍛造時(shí)易使鍛件產(chǎn)生裂紋。原材料內(nèi)的樹枝狀晶、嚴(yán)重疏松、非金屬夾雜物、白點(diǎn)、氧化膜、偏析帶及異金屬混人等缺陷，易引起鍛件性能下降。原材料的表面裂紋、折疊、結(jié)疤、粗晶環(huán)等易造成鍛件的表面裂紋。

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