引发锻件缺陷的主要原因.docx

引发锻件缺陷的主要原因一、备料不当产生的缺陷及其对锻件的影响 备料不当产生的缺陷有以下几种1.切斜 切斜是在锯床或冲床上下料时，由于未将棒料压紧，致使坯料端 面相对于纵轴线的倾斜量超过了规定的许可值严重的切斜，可能在 锻造过程中形成折叠2. 坯料端部弯曲并带毛刺 在剪断机或冲床上下料时，由于剪刀片或切断模刃口之间的间 隙过大或由于刃口不锐利，使坯料在被切断之前已有弯曲，结果部分 金属被挤人刀片或模具的间隙中，形成端部下垂毛刺有毛刺的坯料，加热时易引起局部过热、过烧，锻造时易产生折叠 和开裂3. 坯料端面凹陷 在剪床上下料时，由于剪刀片之间的间隙太小，金属断面上、 下裂纹不重合，产生二次剪切，结果部分端部金属被拉掉，端面成凹 陷状这样的坯料锻造时易产生折叠和开裂4. 端部裂纹在冷态剪切大断面合金钢和高碳钢棒料时，常常在剪切后3〜4h 发现端部出现裂纹主要是由于刀片的单位压力太大，使圆形断面 的坯料压扁成椭圆形，这时材料中产生了很大的内应力而压扁的端 面力求恢复原来的形状，在内应力的作用下则常在切料后的几小时内 出现裂纹材料硬度过高、硬度不均和材料偏析较严重时也易产生剪切裂纹有端部裂纹的坯料，锻造时裂纹将进一步扩展。

5. 气割裂纹气割裂纹一般位于坯料端部，是由于气割前原材料没有预热，气 割时产生组织应力和热应力引起的有气割裂纹的坯料，锻造时裂纹 将进一步扩展因此锻前应予以预先清除6. 凸芯开裂车床下料时，在棒料端面的中心部位往往留有凸芯锻造过程中， 由于凸芯的断面很小，冷却很快，因而其塑性较低，但坯料基体部分 断面大，冷却慢，塑性高因此，在断面突变交接处成为应力集中的 部位，加之两部分塑性差异较大，故在锤击力的作用下，凸芯的周围 容易造成开裂二、加热工艺不当常产生的缺陷加热不当所产生的缺陷可分为：①由于介质影响使坯料外层组织 化学状态变化而引起的缺陷，如氧化、脱碳、增碳和渗硫、渗铜等 ②由内部组织结构的异常变化引起的缺陷，如过热、过烧和未热透等.③由于温度在坯料内部分布不均，引起内应力（如温度应力、组 织应力）过大而产生的坯料开裂等下面介绍其中几种常见的缺陷，其余的可见有关的实例1. 脱碳脱碳是指金属在高温下表层的碳被氧化，使得表层的含碳量较内 部有明显降低的现象脱碳层的深度与钢的成分、炉气的成分、温度和在此温度下的保 温时间有关采用氧化性气氛加热易发生脱碳，高碳钢易脱碳，含硅 量多的钢也易脱碳 脱碳使零件的强度和疲劳性能下降，磨损抗力 减弱。

2.增碳经油炉加热的锻件，常常在表面或部分表面发生增碳现象有 时增碳层厚度达1・5〜1・6mm增碳层的含碳量达 1％（质量分数）左右，局部点含碳量甚至超过2％（质 量分数），出现莱氏体组织 这主要是在油炉加热的情况下，当坯料 的位置靠近油炉喷嘴或者就在两个喷嘴交叉喷射燃油的区域内时，由 于油和空气混合得不太好，因而燃烧不完全，结果在坯料的表面形成 还原性的渗碳气氛，从而产生表面增碳的效果增碳使锻件的机械加 工性能变坏，切削时易打刀3. 过热过热是指金属坯料的加热温度过高，或在规定的锻造与热处理温度 范围内停留时间太长，或由于热效应使温升过高而引起的晶粒粗大现 象 碳钢（亚共析或过共析钢）过热之后往往出现魏氏组织马氏 体钢过热之后，往往出现晶内织构，工模具钢往往以一次碳化物角状 化为特征判定过热组织钛合金过热后，出现明显的0相晶界和平直 细长的魏氏组织合金钢过热后的断口会出现石状断口或条状断 口过热组织，由于晶粒粗大，将引起力学性能降低，尤其是冲击韧 度 一般过热的结构钢经过正常热处理（正火、淬火）之后，组织可以改善，性能也随之恢复，这种过热常被称之为不稳定过热；而合金结构钢的严重过热经一般的正火（包括高温正火）、退火或淬火处 理后，过热组织不能完全消除，这种过热常被称之为稳定过热。

4.过烧过烧是指金属坯料的加热温度过高或在高温加热区停留时间过 长，炉中的氧及其它氧化性气体渗透到金属晶粒间的空隙，并与铁、硫、碳等氧化，形成了易熔的 氧化物的共晶体，破坏了晶粒间的联系，使材料的塑性急剧降低过 烧严重的金属，撤粗时轻轻一击就裂，拔长时将在过烧处出现横向裂 纹过烧与过热没有严格的温度界线一般以晶粒出现氧化及熔化为 特征来判断过烧对碳钢来说，过烧时晶界熔化、严重氧化工模具钢（高速钢、Cr12型钢等）过烧时，晶界因熔化而出现鱼骨状莱氏体铝合金过烧时出现晶界熔化三角区和复熔球等锻件过烧后， 往往无法挽救，只好报废5.加热裂纹在加热截面尺寸大的大钢锭和导热性差的高合金钢和高温合金 坯料时，如果低温阶段加热速度过快，则坯料因内外温差较大而产生 很大的热应力加之此时坯料由于温度低而塑性较差，若热应力的数 值超过坯料的强度极限，就会产生由中心向四周呈辐射状的加热 裂纹，使整个断面裂开6.铜脆铜脆在锻件表面上呈龟裂状高倍观察时，有淡黄色的铜（或 铜的固溶体）沿晶界分布 坯料加热时，如炉内残存氧化铜屑，在 高温下氧化钢还原为自由铜，熔融的钢原子沿奥氏体晶界扩展，削弱 了晶粒间的联系另外，钢中含铜量较高［〉2%（质量分数）］时， 如在氧化性气氛中加热，在氧化铁皮下形成富铜层，也引起钢脆。

三、锻造工艺不当常产生的缺陷 锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度 过高、或变形程度落人临界变形区引起的铝合金变形程度过大，形 成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗 大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降2. 晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却 较小产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破 碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局 部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大耐热钢及高温合金对晶粒 不均匀特别敏感晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下 降3. 冷硬现变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均 可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热 锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织这种组织的存在提高了锻件的 强度和硬度，但降低了塑性和韧性严重的冷硬现象可能引起锻裂4.裂纹 裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应 力引起的裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位 如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温 度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料 允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工 序中都可能产生裂纹。

5.龟裂 龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹在锻件成形中受拉 应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生 这种缺陷引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn 等易熔元素过多②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶 粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面③燃料含硫量过高，有硫渗 人钢料表面6.飞边裂纹飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生 穿筋现象②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过7. 分模面裂纹分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹原材料非金属 夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后 常形成分模面裂纹8.折叠折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而 形成的它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是 由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇 合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以 是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成折叠与原材料 和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实 际操作等有关。

折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于 此处的应力集中往往成为疲劳源9.穿流穿流是流线分布不当的一种形式在穿流区，原先成一定角度 分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小 相差较为悬殊穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金 属带着另一股金属汇流而形成的，但穿流部分的金属仍是一整体穿 流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时，性 能降低较明显10. 锻件流线分布不顺锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、 涡流等流线紊乱现象如果模具设计不当或锻造方法选择不合理，预 制毛坯流线紊乱；工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动，都可以使锻件流线分布不顺流线不顺会使各种力学性能降低，因此对于重要锻件，都有流线分布的要求11. 铸造组织残留铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中铸态组 织主要残留在锻件的困难变形区锻造比不够和锻造方法不当是铸造 组织残留产生的主要原因铸造组织残留会使锻件的性能下降，尤其 是冲击韧度和疲劳性能等12. 碳化物偏析级别不符要求碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中主要是锻件中的碳化物分布不均匀，呈大块状集中分布或呈网状分 布。

造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差，加之改锻 时锻比不够或锻造方法不当具有这种缺陷的锻件，热处理淬火时容易 局部过热和淬裂制成的刃具和模具使用时易崩刃等13.带状组织带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体 和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织，它们 多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中这种组织，是在两相 共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指 针，特别是冲击韧性在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的 交界处开裂14. 局部充填不足局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位， 尺寸不符合图样要求产生的原因可能是：①锻造温度低，金属流动 性差；②设备吨位不够或锤击力不足；③制坯模设计不合理，坯料体 积或截面尺寸不合格；④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属15.欠压欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大，产生的原因可能是：①锻造温度低②设备吨位不足，锤击力不足或锤击次数 不足16.错移错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移产生的原因可能是：①滑块（锤头）与导轨之间的间隙过大；②锻模 设计不合理，缺少消除错移力的锁口或导柱；③模具安装不良。

17.轴线弯曲锻件轴线弯曲，与平面的几何位置有误差产生的原因 可能是：①锻件出模时不注意；②切边时受力不均；③锻件冷却时各 部分降温速度不一；④清理与热处理不当11.铸造组织残留 铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中铸态组织主要残留在锻件的困难变形区锻造比不够和锻造方法不当 是铸造组织残留产生的主要原因 铸造组织残留会使锻件的性能下 降，尤其是冲击韧度和疲劳性能等12.碳化物偏析级别不符要求 碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中主要是锻件中的碳化物分布不均匀，呈大块状集中分布或呈网状分布造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差，加之改 锻时锻比不够或锻造方法不当具有这种缺陷的锻件，热处理淬火时容 易局部过热和淬裂制成的刃具和模具使用时易崩刃等13.带状组织带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体 和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织，它们 多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中这种组织，是在两相 共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性 指。