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二 鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷

知識百科

           (三)鍛造工藝過程對鍛件質量的影響鍛造工藝過程一般由以下工序組成 ， 即下料、加熱、成形、鍛后冷卻、酸洗及鍛后熱處理 。 鍛造過程中如果工藝不當將可能產生一系列的鍛件缺陷 。 加熱工藝包括裝爐溫度、加熱溫度、加熱速度、保溫時間、爐氣成分等 。 如果加熱不當 ， 例如加熱溫度過高和加熱時間過長 ， 將會引起脫碳、過熱、過燒等缺陷 。 對于斷面尺寸大及導熱性差、塑性低的坯料 ， 若加熱速度太快 ， 保溫時間太短 ， 往往使溫度分布不均勻 ， 引起熱應力 ， 并使坯料發生開裂 。 鍛造成形工藝包括變形方式、變形程度、變形溫度、變形速度、應力狀態、工模具的情兄和潤滑條件等 ， 如果成形工藝不當 ， 將可能引起粗大晶粒、晶粒不均、各種裂紋、折疊 。 寒流、渦流、鑄態組織殘留等 。 鍛后冷卻過程中 ， 如果工藝不當可能引起冷卻裂紋、白點、網狀碳化物等 。
(四)鍛件組織對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、鋁合金、鎂合金等在加熱和冷卻過程中 ， 沒有同素異構轉變的材料 ， 以及一些銅合金和鈦合金等 ， 在鍛造過程中產生的組織缺陷用熱處理的辦法不能改善 。 在加熱和冷卻過程中有同素異構轉變的材料 ， 如結構鋼和馬氏體不銹鋼等 ， 由于鍛造工藝不當引起的某些組織缺陷或原材料遺留的某些缺陷 ， 對熱處理后的鍛件質量有很大影響 。 現舉例說明如下：
1)有些鍛件的組織缺陷 ， 在鍛后熱處理時可以得到改善 ， 鍛件最終熱處理后仍可獲得滿意的組織和性能 。 例如 ， 在一般過熱的結構鋼鍛件中的粗晶和魏氏組織 ， 過共析鋼和軸承鋼由于冷卻不當引起的輕微的網狀碳化物等 。
2)有些鍛件的組織缺陷 ， 用正常的熱處理較難消除 ， 需用高溫正火、反復正火、低溫分解、高溫擴散退火等措施才能得到改善 。 例如 ， 低倍粗晶、9Cr18不銹鋼的孿晶碳化物等 。
3)有些鍛件的組織缺陷 ， 用一般熱處理工藝不能消除 ， 結果使最終熱處理后的鍛件性能下降 ， 甚至不合格 。 例如 ， 嚴重的石狀斷口和棱面斷口、過燒、不銹鋼中的鐵素體帶、萊氏體高合金工具鋼中的碳化物網和帶等 。
【二 鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷】 4)有些鍛件的組織缺陷 ， 在最終熱處理時將會進一步發展 ， 甚至引起開裂 。 例如 ， 合金結構鋼鍛件中的粗晶組織 ， 如果鍛后熱處理時未得到改善 ， 在碳、氮共滲和淬火后常引起馬氏體針粗大和性能不合格；高速鋼中的粗大帶狀碳化物 ， 淬火時常引起開裂 。 鍛造過程中常見的缺陷及其產生原因在第二章中將具體介紹 。 應當指出 ， 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律的 。 不同成形方法 ， 由于其受力情況不同 ， 應力應變特點不一樣 ， 因而可能產生的主要缺陷也是不一樣的 。 例如 ， 坯料鐓粗時的主要缺陷是側表面產生縱向或45°方向的裂紋 ， 錠料鐓粗后上、下端常殘留鑄態組織等；矩形截面坯料拔長時的主要缺陷是表面的橫向裂紋和角裂 ， 內部的對角線裂紋和橫向裂紋；開式模鍛時的主要缺陷則是充不滿、折疊和錯移等 。 各主要成形工序中常見的缺陷將在第四章中詳細介紹 。 不同種類的材料 ， 由于其成分、組織不同 ， 在加熱、鍛造和冷卻過程中 ， 其組織變化和力學行為也不同 ， 因而鍛造工藝不當時 ， 可能產生的缺陷也有其特殊性 。 例如 ， 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 ， 高溫合金鍛件的缺陷主要是粗晶和裂紋；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 ， 鐵素體帶狀組織和裂紋等；鋁合金鍛件的缺陷主要是粗晶、折疊、渦流、穿流等 。