鍛件的缺陷包括表面缺陷和內(nèi)部缺陷泊宴。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)重影響鍛件的性能秒足,降低所制成品件的使用壽命钱图,甚至危及安全。因此寿伊,為提高鍛件質(zhì)量撩怀,避免鍛件缺陷的產(chǎn)生,應(yīng)采取相應(yīng)的工藝對(duì)策揽此,同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)全過程的質(zhì)量控制双竣。 本章概要介紹三方面的問題:鍛造對(duì)金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷艘赂;鍛件質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法渤尚;鍛件質(zhì)量分析的一般過程。
√摹(一)鍛造對(duì)金屬組織和性能的影響 鍛造生產(chǎn)中催杆,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瑞你,其中主要包括:強(qiáng)度指針酪惭、塑性指針、沖擊韌度者甲、疲勞強(qiáng)度春感、斷裂韌度和抗應(yīng)力腐蝕性能等,對(duì)高溫工作的零件过牙,還有高溫瞬時(shí)拉伸性能甥厦、持久性能纺铭、抗蠕變性能和熱疲勞性能等寇钉。 鍛造用的原材料是鑄錠、軋材舶赔、擠材和鍛坯扫倡。而軋材、擠材和鍛坯分別是鑄錠經(jīng)軋制竟纳、 擠壓及鍛造加工后形成的半成品撵溃。鍛造生產(chǎn)中,采用合理的工藝和工藝參數(shù)锥累,可以通過下列幾方面來改善原材料的組織和性能: 1)打碎柱狀晶挡医,改善宏觀偏析溢扳,把鑄態(tài)組織變?yōu)殄憫B(tài)組織,并在合適的溫度和應(yīng)力條件下训癌,焊合內(nèi)部孔隙祠乔,提高材料的致密度; 2)鑄錠經(jīng)過鍛造形成纖維組織娶匠,進(jìn)一步通過軋制橱序、擠壓、模鍛炭答,使鍛件得到合理的纖維方向分布疫橘; 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)的分布匾颁; 5)使組織得到形變強(qiáng)化或形變——相變強(qiáng)化等癌玩。 由于上述組織的改善,使鍛件的塑性被处、沖擊韌度楞播、疲勞強(qiáng)度及持久性能等也隨之得到了提高,然后通過零件的最后熱處理就能得到零件所要求的硬度肢簿、強(qiáng)度和塑性等良好的綜合性能靶剑。 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池充,則可能產(chǎn)生鍛件缺陷桩引,包括表面缺陷、內(nèi)部缺陷或性能不合格等收夸。
】咏场(二)原材料對(duì)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,如原材料存在缺陷卧惜,將影響鍛件的成形過程及鍛件的最終質(zhì)量厘灼。 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(duì)鍛件的成形和質(zhì)量都會(huì)帶來較大的影響咽瓷,例如:S设凹、B、Cu茅姜、Sn等元素易形成低熔點(diǎn)相闪朱,使鍛件易出現(xiàn)熱脆。為了獲得本質(zhì)細(xì)晶粒鋼引妖,鋼中殘余鋁含量需控制在一定范圍內(nèi)冕泡,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刑评,常易使鍛件的本質(zhì)晶粒度不合格哑辐;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且恼、撕痕狀斷口等唐肩。又如,在1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼中贼么,Ti穗掘、Si、Al介她、Mo的含量越多称啸,則鐵素體相越多,鍛造時(shí)愈易形成帶狀裂紋疾就,并使零件帶有磁性澜术。 如原材料內(nèi)存在縮管殘余、皮下起泡猬腰、嚴(yán)重碳化物偏析鸟废、粗大的非金屬夾雜物(夾渣)等缺陷,鍛造時(shí)易使鍛件產(chǎn)生裂紋姑荷。原材料內(nèi)的樹枝狀晶盒延、嚴(yán)重疏松、非金屬夾雜物鼠冕、白點(diǎn)添寺、氧化膜、偏析帶及異金屬混人等缺陷懈费,易引起鍛件性能下降计露。 原材料的表面裂紋、折疊憎乙、結(jié)疤票罐、粗晶環(huán)等易造成鍛件的表面裂紋。
∨⒈摺(三)鍛造工藝過程對(duì)鍛件質(zhì)量的影響 鍛造工藝過程一般由以下工序組成颖喧,即下料、加熱欣骏、成形黎困、鍛后冷卻航十、酸洗及鍛后熱處理耽晦。鍛造過程中如果工藝不當(dāng)將可能產(chǎn)生一系列的鍛件缺陷。 加熱工藝包括裝爐溫度、加熱溫度洲棍、加熱速度质圾、保溫時(shí)間、爐氣成分等助碰。如果加熱不當(dāng)棋蒂,例如加熱溫度過高和加熱時(shí)間過長,將會(huì)引起脫碳婚乌、過熱拗疯、過燒等缺陷。 對(duì)于斷面尺寸大及導(dǎo)熱性差中姜、塑性低的坯料消玄,若加熱速度太快,保溫時(shí)間太短丢胚,往往使溫度分布不均勻翩瓜,引起熱應(yīng)力,并使坯料發(fā)生開裂携龟。 鍛造成形工藝包括變形方式兔跌、變形程度、變形溫度峡蟋、變形速度坟桅、應(yīng)力狀態(tài)、工模具的情兄和潤滑條件等蕊蝗,如果成形工藝不當(dāng)桦卒,將可能引起粗大晶粒、晶粒不均匿又、各種裂紋方灾、折疊。寒流稿屏、渦流播托、鑄態(tài)組織殘留等。 鍛后冷卻過程中滋冀,如果工藝不當(dāng)可能引起冷卻裂紋丙藤、白點(diǎn)、網(wǎng)狀碳化物等凿食。
【襟Α(四)鍛件組織對(duì)最終熱處理后的組織和性能的影響 奧氏體和鐵素體耐熱不銹鋼、高溫合金馒俊、鋁合金册向、鎂合金等在加熱和冷卻過程中,沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料,以及一些銅合金和鈦合金等瘸卦,在鍛造過程中產(chǎn)生的組織缺陷用熱處理的辦法不能改善瘩此。 在加熱和冷卻過程中有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料,如結(jié)構(gòu)鋼和馬氏體不銹鋼等柳锣,由于鍛造工藝不當(dāng)引起的某些組織缺陷或原材料遺留的某些缺陷愧理,對(duì)熱處理后的鍛件質(zhì)量有很大影響。現(xiàn)舉例說明如下: 1)有些鍛件的組織缺陷折柠,在鍛后熱處理時(shí)可以得到改善宾娜,鍛件最終熱處理后仍可獲得滿意的組織和性能。例如扇售,在一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼鍛件中的粗晶和魏氏組織碳默,過共析鋼和軸承鋼由于冷卻不當(dāng)引起的輕微的網(wǎng)狀碳化物等。 2)有些鍛件的組織缺陷缘眶,用正常的熱處理較難消除嘱根,需用高溫正火、反復(fù)正火巷懈、低溫分解该抒、高溫?cái)U(kuò)散退火等措施才能得到改善。例如顶燕,低倍粗晶凑保、9Cr18不銹鋼的孿晶碳化物等。 3)有些鍛件的組織缺陷涌攻,用一般熱處理工藝不能消除欧引,結(jié)果使最終熱處理后的鍛件性能下降,甚至不合格鹊尤。例如迈招,嚴(yán)重的石狀斷口和棱面斷口、過燒衣剂、不銹鋼中的鐵素體帶缘赋、萊氏體高合金工具鋼中的碳化物網(wǎng)和帶等。 4)有些鍛件的組織缺陷惊派,在最終熱處理時(shí)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展誓胆,甚至引起開裂。例如送服,合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件中的粗晶組織庸飘,如果鍛后熱處理時(shí)未得到改善,在碳炼杉、氮共滲和淬火后常引起馬氏體針粗大和性能不合格瞒帜;高速鋼中的粗大帶狀碳化物假棉,淬火時(shí)常引起開裂。 鍛造過程中常見的缺陷及其產(chǎn)生原因在第二章中將具體介紹院仿。應(yīng)當(dāng)指出,各種成形方法中的常見缺陷和各類材料鍛件的主要缺陷都是有其規(guī)律的速和。 不同成形方法歹垫,由于其受力情況不同,應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)不一樣颠放,因而可能產(chǎn)生的主要缺陷也是不一樣的排惨。例如,坯料鐓粗時(shí)的主要缺陷是側(cè)表面產(chǎn)生縱向或45°方向的裂紋碰凶,錠料鐓粗后上暮芭、下端常殘留鑄態(tài)組織等;矩形截面坯料拔長時(shí)的主要缺陷是表面的橫向裂紋和角裂欲低,內(nèi)部的對(duì)角線裂紋和橫向裂紋辕宏;開式模鍛時(shí)的主要缺陷則是充不滿、折疊和錯(cuò)移等砾莱。各主要成形工序中常見的缺陷將在第四章中詳細(xì)介紹瑞筐。 不同種類的材料,由于其成分腊瑟、組織不同聚假,在加熱、鍛造和冷卻過程中僚尚,其組織變化和力學(xué)行為也不同骂妻,因而鍛造工藝不當(dāng)時(shí),可能產(chǎn)生的缺陷也有其特殊性原堂。例如篡氯,萊氏體高合金工具鋼鍛件的缺陷主要是碳化物顆粒粗大、分布不均勻和裂紋斗退,高溫合金鍛件的缺陷主要是粗晶和裂紋攒坊;奧氏體不銹鋼鍛件的缺陷主要是晶間貧鉻,抗晶間腐蝕能力下降莫诲,鐵素體帶狀組織和裂紋等泰涡;鋁合金鍛件的缺陷主要是粗晶、折疊撇涡、渦流像兆、穿流等。
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